RU2752114C1 - Roticulating thermodynamic device - Google Patents
Roticulating thermodynamic device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752114C1 RU2752114C1 RU2020129609A RU2020129609A RU2752114C1 RU 2752114 C1 RU2752114 C1 RU 2752114C1 RU 2020129609 A RU2020129609 A RU 2020129609A RU 2020129609 A RU2020129609 A RU 2020129609A RU 2752114 C1 RU2752114 C1 RU 2752114C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- axis
- chamber
- rotation
- port
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
- F01C9/005—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating in the space, e.g. around a fixed point
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
- F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/02—Arrangements of bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
- F25B11/02—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/008—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Настоящее раскрытие относится к ротикуляционному термодинамическому устройству.The present disclosure relates to a rotational thermodynamic device.
В частности, раскрытие относится к термодинамическому устройству, выполненному с возможностью функционирования в качестве теплового насоса и/или теплового двигателя.In particular, the disclosure relates to a thermodynamic device configured to function as a heat pump and / or a heat engine.
Уровень техникиState of the art
Прототип изобретения известен из публикации US 2002/112485 А1, опубл.. 22.08.2002, МПК индекс F25B9/00. Один из аналогов изобретения известен из публикации GB 2544819 А, опубл. 31.05.2017, МПК индекс F04C9/00.The prototype of the invention is known from the publication US 2002/112485 A1, publ. 22.08.2002, IPC index F25B9 / 00. One of the analogues of the invention is known from GB 2544819 A, publ. 05/31/2017, IPC index F04C9 / 00.
Известные тепловые насосы и тепловые двигатели, сжимающие и расширяющие рабочую текучую среду, зачастую содержат насос для повышения давления рабочей текучей среды и турбину для расширения текучей среды. Это обусловлено тем, что из известных термодинамических детандеров наиболее эффективными являются устройства ротационного типа (например, турбины), при этом обеспечиваемая ими за одну ступень степень расширения обычно ограничена значением 3:1.Known heat pumps and heat engines for compressing and expanding a working fluid often include a pump for increasing the pressure of the working fluid and a turbine for expanding the fluid. This is due to the fact that among the known thermodynamic expanders, the most effective devices are of the rotary type (for example, turbines), while the expansion ratio they provide in one stage is usually limited to 3: 1.
Для оптимизации показателей работы системы, рабочая частота вращения турбины в целом выше рабочей частоты вращения насоса. Поэтому насос и турбина обычно относятся к разным типам и вращаются независимо друг от друга для обеспечения возможности их работы с отличными друг от друга частотами вращения.To optimize system performance, the operating speed of the turbine is generally higher than the operating speed of the pump. Therefore, the pump and turbine are usually of different types and rotate independently of each other to enable them to operate at different speeds from each other.
Кроме того, для достижения максимального КПД известных насосно-турбинных агрегатов нужны постоянные рабочие частоты вращения. Сам характер большинства систем обуславливает то, их обычно нужно оптимизировать под относительно узкий рабочий диапазон, работа за пределами которого может стать причиной значительных проявлений неэффективности или неприемлемого износа компонентов.In addition, in order to achieve the maximum efficiency of the known pump and turbine units, constant operating speeds are required. The very nature of most systems dictates that they usually need to be optimized for a relatively narrow operating range, beyond which operation can cause significant inefficiencies or unacceptable wear on components.
Это означает, что для достижения достаточной высоких рабочих частот вращения известного теплового насоса или известного теплового двигателя нужна большая разность температур, что, в свою очередь, означает, что такие устройства не могут работать в окружающих условиях, где возможны только более низкие разности температур. Это ограничивает эффективность таких известных устройств.This means that a large temperature difference is required to achieve sufficiently high operating speeds of a known heat pump or known heat engine, which in turn means that such devices cannot operate in an environment where only lower temperature differences are possible. This limits the effectiveness of such prior art devices.
Поэтому существует потребность в создании теплового насоса или мотора с возможностью работы в широком диапазоне рабочих частот вращения и/или разностей температур с меньшим числом ограничений, меньшими потерями и более высоким КПД.Therefore, there is a need for a heat pump or motor capable of operating over a wide range of operating speeds and / or temperature differences with fewer restrictions, lower losses and higher efficiency.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Согласно настоящему раскрытию, предложено устройство и способ, указанные в прилагаемой формуле изобретения. Прочие отличительные признаки изобретения станут очевидны из зависимых пунктов формулы и нижеследующего описания.According to the present disclosure, there is provided an apparatus and method as indicated in the appended claims. Further features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
Соответственно, может быть создано ротикуляционное термодинамическое устройство (100) с первой проточной частью (111), содержащее: первую вальную часть (118), образующую первую ось (130) вращения и выполненную с возможностью вращения вокруг нее; первую техническую ось (120), образующую вторую ось (132) вращения, при этом первая вальная часть (118) проходит через первую техническую ось (120); первый поршневой элемент (122а), расположенный на первой вальной части (118), при этом первый поршневой элемент (122а) проходит от первой технической оси (120) к дальнему концу первой вальной части (118); первый ротор (119), несомый первой технической осью (120); при этом первый ротор (119) содержит: первую камеру (134а), при этом первый поршневой элемент (122а) проходит через первую камеру (134а); первую стенку кожуха, смежную с первой камерой (134а), первое окно (114а) и второе окно (114b), расположенные в стенке кожуха, при этом каждое из них связано по потоку с первой камерой (134а); таким образом, что: первый ротор (119) и первая техническая ось (120) выполнены с возможностью вращения с первой вальной частью (118) вокруг первой оси (130) вращения; при этом первый ротор (119) выполнен с возможностью поворота относительно технической оси (120) вокруг второй оси (132) вращения для обеспечения первому ротору (119) возможности поворота относительно первого поршневого элемента (122а) при вращении первого ротора (119) вокруг первой оси (130) вращения; при этом первая проточная часть (111) выполнена с возможностью прохождения текучей среды от первого окна (114а) ко второму окну (114b) через первую камеру (134а); при этом устройство дополнительно содержит вторую проточную часть (115), содержащую: вторую камеру (134b, 234b), вторую стенку кожуха, смежную со второй камерой (134b, 234b), третье окно (116а) и четвертое окно (116b), расположенные во второй стенке кожуха, при этом каждое из них связано по потоку со второй камерой (134b, 234b), благодаря чему вторая проточная часть (115) выполнена с возможностью прохождения текучей среды от третьего окна (116а) к четвертому окну (116b) через вторую камеру (134, 234b); при этом второе окно (114b) связано по текучей среде с третьим окном (116а) через первый теплообменник (302а).Accordingly, a rotational thermodynamic device (100) with a first flow path (111) can be provided, comprising: a first shaft portion (118) defining a first rotation axis (130) and rotatable about it; a first technical axis (120) defining a second axis of rotation (132), the first shaft portion (118) passing through the first technical axis (120); a first piston element (122a) located on a first shaft portion (118), the first piston element (122a) extending from a first technical axis (120) to a distal end of the first shaft portion (118); the first rotor (119) carried by the first technical axle (120); wherein the first rotor (119) comprises: a first chamber (134a), wherein the first piston element (122a) passes through the first chamber (134a); a first casing wall adjacent to the first chamber (134a), a first window (114a) and a second window (114b) located in the casing wall, each in fluid communication with the first chamber (134a); in such a way that: the first rotor (119) and the first technical axis (120) are made with the possibility of rotation with the first shaft part (118) about the first axis (130) of rotation; wherein the first rotor (119) is rotatable relative to the technical axis (120) around the second axis (132) of rotation to provide the first rotor (119) with the possibility of rotation relative to the first piston element (122a) when the first rotor (119) rotates around the first axis (130) rotation; the first flow path (111) is configured to allow fluid to pass from the first port (114a) to the second port (114b) through the first chamber (134a); the device further comprises a second flow part (115), comprising: a second chamber (134b, 234b), a second casing wall adjacent to the second chamber (134b, 234b), a third window (116a) and a fourth window (116b) located in the second wall of the casing, each of them being in fluid communication with the second chamber (134b, 234b), whereby the second flow path (115) is configured to allow fluid to pass from the third window (116a) to the fourth window (116b) through the second chamber (134, 234b); wherein the second port (114b) is in fluid communication with the third port (116a) through the first heat exchanger (302a).
Вторая ось (132) вращения может быть по существу перпендикулярна первой оси (130) вращения.The second axis of rotation (132) may be substantially perpendicular to the first axis of rotation (130).
Первый ротор (119) может содержать вторую камеру (134b). Первый поршневой элемент (122а) может проходить от одной стороны первой технической оси (120) вдоль первой вальной части (118). Второй поршневой элемент (122b) может проходить от другой стороны первой технической оси (120) вдоль первой вальной части (118) через вторую камеру (134b) для обеспечения первому ротору (119) возможности поворота относительно второго поршневого элемента (122b) при вращении первого ротора (119) вокруг первой оси (130) вращения.The first rotor (119) may include a second chamber (134b). The first piston element (122a) may extend from one side of the first technical axis (120) along the first shaft portion (118). The second piston element (122b) can extend from the other side of the first technical axis (120) along the first shaft portion (118) through the second chamber (134b) to allow the first rotor (119) to rotate relative to the second piston element (122b) when the first rotor rotates. (119) around the first axis (130) of rotation.
Четвертое окно (116b) может быть связано по текучей среде с первым окном (114а) через второй теплообменник (306а).The fourth port (116b) may be in fluid communication with the first port (114a) via a second heat exchanger (306a).
Объемная вместимость первой камеры (134а) первого ротора может быть по существу равна объемной вместимости второй камеры (134b) первого ротора, быть меньше или больше нее.The volumetric capacity of the first chamber (134a) of the first rotor may be substantially equal to, less than or greater than, the volumetric capacity of the second chamber (134b) of the first rotor.
Первая вальная часть (118), первая техническая ось (120) и первый поршневой элемент (элементы) (122а) могут быть неподвижны относительно друг друга.The first shaft part (118), the first technical axis (120) and the first piston element (s) (122a) can be stationary relative to each other.
Устройство (200) может дополнительно содержать: второй ротор (219), содержащий вторую камеру (234b), вторую вальную часть (218) с возможностью вращения вокруг первой оси (130) вращения; при этом вторая вальная часть (218) соединена с первой вальной частью (118) с возможностью вращения первой вальной части (118) вместе со второй вальной частью (218) вокруг первой оси (130) вращения. Также может быть создана вторая техническая ось (220), образующая третью ось (232) вращения, при этом вторая вальная часть (218) проходит через вторую техническую ось (220); второй поршневой элемент (222b), расположенный на второй вальной части (218), при этом второй поршневой элемент (222b) проходит от второй технической оси (220) в сторону дальнего конца второй вальной части (218); при этом второй ротор (219) несет на себе вторая техническая ось (220); при этом второй поршневой элемент (222b) проходит через вторую камеру (234b); благодаря чему: второй ротор (219) и вторая техническая ось (220) выполнены с возможностью вращения со второй вальной частью (218) вокруг первой оси (130) вращения; при этом второй ротор (219) выполнен с возможностью поворота относительно второй технической оси (220) вокруг третьей оси (232) вращения для обеспечения второму ротору (219) возможности поворота относительно второго поршневого элемента (222) при вращении второго ротора (219) вокруг второй оси (130) вращения.The device (200) may additionally comprise: a second rotor (219) containing a second chamber (234b), a second shaft part (218) rotatable about the first axis of rotation (130); wherein the second shaft part (218) is connected to the first shaft part (118) so that the first shaft part (118) can rotate together with the second shaft part (218) about the first rotation axis (130). It is also possible to create a second technical axis (220), forming a third axis (232) of rotation, with the second shaft part (218) passing through the second technical axis (220); a second piston element (222b) located on a second shaft portion (218), the second piston element (222b) extending from the second technical axis (220) towards the distal end of the second shaft part (218); the second rotor (219) carries the second technical axis (220); while the second piston element (222b) passes through the second chamber (234b); due to which: the second rotor (219) and the second technical axis (220) are made with the possibility of rotation with the second shaft part (218) around the first axis (130) of rotation; wherein the second rotor (219) is rotatable relative to the second technical axis (220) around the third axis (232) of rotation to provide the second rotor (219) with the possibility of rotation relative to the second piston element (222) when the second rotor (219) rotates around the second axis (130) of rotation.
Третья ось (232) вращения может быть по существу перпендикулярна первой оси (130) вращения.The third axis of rotation (232) may be substantially perpendicular to the first axis of rotation (130).
Первый ротор (119) может содержать: вторую камеру (134b) первого ротора, при этом первый поршневой элемент (122а) проходит от одной стороны первой технической оси (120) вдоль первой вальной части (118); при этом второй поршневой элемент (122b) проходит от другой стороны первой технической оси (120) вдоль первой вальной части (118), через вторую камеру (134b) первого ротора для обеспечения первому ротору (119) возможности поворота относительно второго поршневого элемента (122b) при вращении первого ротора (119) вокруг первой оси (130) вращения. Второй ротор (219) может содержать: первую камеру (234а) второго ротора, при этом второй поршневой элемент (222b) проходит от одной стороны второй технической оси (220) вдоль второй вальной части (218); при этом первый поршневой элемент (222а) второго ротора проходит от другой стороны второй технической оси (220) вдоль второй вальной части (218), через первую камеру (234а) второго ротора для обеспечения второму ротору (219) возможности поворота относительно первого поршневого элемента (222а) второго ротора при вращении второго ротора (219) вокруг первой оси (130) вращения. Вторая камера (134b) первого ротора может быть связана по потоку с: пятым окном (114с) и шестым окном (114d); для вхождения, за счет этого, в состав первой проточной части (111), и выполнена с возможностью прохождения текучей среды от пятого окна (114с) к шестому окну (114d) через вторую камеру (134b) первого ротора; при этом первая камера (234а) второго ротора связана по потоку с седьмым окном (116с) и восьмым окном (116d); для вхождения, за счет этого, в состав второй проточной части (115), и выполнена с возможностью прохождения текучей среды от седьмого окна (116с) к восьмому окну (116d) через вторую камеру (234b) второго ротора; причем шестое окно (114d) связано по текучей среде с седьмым окном (116с) через первый теплообменник (302а).The first rotor (119) may comprise: a second chamber (134b) of the first rotor, wherein the first piston element (122a) extends from one side of the first technical axis (120) along the first shaft portion (118); while the second piston element (122b) extends from the other side of the first technical axis (120) along the first shaft part (118), through the second chamber (134b) of the first rotor to allow the first rotor (119) to rotate relative to the second piston element (122b) when the first rotor (119) rotates around the first rotation axis (130). The second rotor (219) may comprise: a first chamber (234a) of the second rotor, wherein the second piston element (222b) extends from one side of the second technical axis (220) along the second shaft portion (218); wherein the first piston element (222a) of the second rotor extends from the other side of the second technical axis (220) along the second shaft part (218), through the first chamber (234a) of the second rotor to provide the second rotor (219) with the possibility of rotation relative to the first piston element ( 222a) of the second rotor as the second rotor (219) rotates around the first axis of rotation (130). The second chamber (134b) of the first rotor may be in fluid communication with: the fifth port (114c) and the sixth port (114d); for entering, due to this, in the composition of the first flow part (111), and is made with the possibility of passage of fluid from the fifth port (114c) to the sixth port (114d) through the second chamber (134b) of the first rotor; the first chamber (234a) of the second rotor is in fluid communication with the seventh window (116c) and the eighth window (116d); for entering, due to this, in the composition of the second flow part (115), and is made with the possibility of passing the fluid from the seventh port (116c) to the eighth port (116d) through the second chamber (234b) of the second rotor; wherein the sixth port (114d) is in fluid communication with the seventh port (116c) through the first heat exchanger (302a).
Восьмое окно (116d) может быть связано по текучей среде с пятым окном (114 с) через второй теплообменник (306а).The eighth port (116d) may be in fluid communication with the fifth port (114c) via a second heat exchanger (306a).
Четвертое окно (116b) может быть связано по текучей среде с первым окном (114а) через второй теплообменник (306а).The fourth port (116b) may be in fluid communication with the first port (114a) via a second heat exchanger (306a).
Первая камера (134а) и вторая камера (134b) первого ротора (119) могут иметь по существу равную объемную вместимость; при этом первая камера (234а) и вторая камера (234b) второго ротора (219) имеют по существу равную объемную вместимость; при этом объемная вместимость камер (134а, 134b) первого ротора по существу равна объемной вместимости камер (234а, 234b) второго ротора, меньше или больше нее.The first chamber (134a) and the second chamber (134b) of the first rotor (119) may have substantially equal volumetric capacity; the first chamber (234a) and the second chamber (234b) of the second rotor (219) have substantially equal volumetric capacity; wherein the volumetric capacity of the chambers (134a, 134b) of the first rotor is substantially equal to, less than or greater than, the volumetric capacity of the chambers (234a, 234b) of the second rotor.
Первая вальная часть (118) может быть непосредственно соединена со второй вальной частью (218), в связи с чем первый ротор (119) и второй ротор (219) выполнены с возможностью вращения только с одинаковой частотой.The first shaft part (118) can be directly connected to the second shaft part (218), in connection with which the first rotor (119) and the second rotor (219) are configured to rotate only at the same frequency.
Вторая вальная часть (218), вторая техническая ось (220) и второй поршневой элемент (элементы) (222b) могут быть неподвижны относительно друг друга.The second shaft part (218), the second technical axis (220) and the second piston element (s) (222b) can be stationary relative to each other.
Первый теплообменник (302а) может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве теплопоглотителя для отбора тепловой энергии от проходящей через него текучей среды.The first heat exchanger (302a) may be configured to function as a heat sink for extracting thermal energy from a fluid passing through it.
Второй теплообменник (306а) может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве источника тепла для передачи тепловой энергии проходящей через него текучей среде.The second heat exchanger (306a) may be configured to function as a heat source for transferring thermal energy to a fluid passing therethrough.
Первый теплообменник (302а) может включать в себя камеру (810), выполненную с возможностью пропуска протока текучей среды от первой проточной части (112) ко второй проточной части (115); и форсунку (812), выполненную с возможностью впрыска криогенной среды в камеру (810), в результате чего происходит передача тепловой энергии от текучей среды криогенным средам.The first heat exchanger (302a) may include a chamber (810) configured to pass a fluid flow from the first flow path (112) to the second flow path (115); and a nozzle (812) configured to inject a cryogenic medium into the chamber (810), thereby transferring thermal energy from the fluid to the cryogenic media.
Первый теплообменник (302а) может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве источника тепла для передачи тепловой энергии проходящей через него текучей среде.The first heat exchanger (302a) may be configured to function as a heat source for transferring thermal energy to a fluid passing therethrough.
Второй теплообменник (306а) может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве теплопоглотителя для отбора тепловой энергии от проходящей через него текучей среды.The second heat exchanger (306a) may be configured to function as a heat sink for extracting thermal energy from a fluid passing through it.
Первый теплообменник (302а) может содержать: камеру сгорания, выполненную с возможностью непрерывного горения.The first heat exchanger (302a) may comprise: a combustion chamber configured to burn continuously.
Камера или каждая из камер (134а, 134b, 234а, 234b) может иметь отверстие (36); при этом соответствующий поршневой элемент (122а, 122b, 222а, 222b) или каждый из них проходит от своей технической оси (20) через соответствующую камеру в сторону соответствующего отверстия (36).The chamber or each of the chambers (134a, 134b, 234a, 234b) may have an opening (36); the corresponding piston element (122a, 122b, 222a, 222b) or each of them extends from its technical axis (20) through the corresponding chamber towards the corresponding opening (36).
Устройство может дополнительно содержать: поворотный исполнительный механизм, выполненный с возможностью поворота ротора (119, 219) относительно технической оси (120, 220); причем поворотный исполнительный механизм содержит: первое направляющее средство (52), расположенное на роторе (119, 219); и второе направляющее средство (50), расположенное на кожухе (112); при этом первое направляющее средство (52) выполнено с возможностью взаимодействия со вторым направляющим средством (50) для поворота ротора (119, 219) относительно технической оси (120, 220).The device may additionally comprise: a rotary actuator configured to rotate the rotor (119, 219) relative to the technical axis (120, 220); moreover, the rotary actuator contains: the first guide means (52) located on the rotor (119, 219); and a second guide means (50) located on the casing (112); wherein the first guiding means (52) is configured to interact with the second guiding means (50) for rotating the rotor (119, 219) about the technical axis (120, 220).
По меньшей мере одно из первого направляющего средства (52) и второго направляющего средства (50) может включать в себя электромагнит, выполненный с возможностью магнитной связи с другим из первого направляющего средства (52) и второго направляющего средства (50).At least one of the first guide means (52) and the second guide means (50) may include an electromagnet configured to magnetically couple with another of the first guide means (52) and the second guide means (50).
Устройство может дополнительно содержать: поворотный исполнительный механизм, выполненный с возможностью поворота ротора (119, 219) относительно технической оси (120, 220); причем поворотный исполнительный механизм содержит: первое направляющее средство (52) на роторе (119, 219); и второе направляющее средство (50) на кожухе (112); при этом первое направляющее средство (52) по форме дополняет второе направляющее средство (50); при этом одно из первого и второго направляющих средств образует тракт (50), по которому другое из первого и второго направляющих средств (52) вынуждено следовать; при этом другое из первого и второго направляющих средств (52) содержит вращаемый элемент (820), выполненный с возможностью вхождения в зацепление с трактом (50) и вращения при его движении вдоль тракта (50).The device may additionally comprise: a rotary actuator configured to rotate the rotor (119, 219) relative to the technical axis (120, 220); moreover, the rotary actuator contains: the first guide means (52) on the rotor (119, 219); and a second guide means (50) on the shroud (112); the first guide means (52) complements the second guide means (50) in shape; wherein one of the first and second guide means forms a path (50) along which the other of the first and second guide means (52) is forced to follow; wherein the other of the first and second guide means (52) comprises a rotatable element (820) configured to engage with the tract (50) and rotate as it moves along the tract (50).
Источник тепла может дополнительно содержать вещество, проходящее по каналу (303) в первом теплообменнике 302а, при этом устройство (1000) обеспечивает охлаждение вещества.The heat source may further comprise a substance passing through a channel (303) in the
Текучая среда, проходящая через устройство, может содержать воздух.The fluid passing through the device may contain air.
В некоторых примерах устройство содержит мотор (308), соединенный с первой вальной частью 118 с возможностью приведения ротора (119) в движение вокруг первой оси (130) вращения.In some examples, the device comprises a motor (308) coupled to the
Мотор (308) может быть реверсивным, благодаря чему, когда мотор может приводить ротор (119) в движение вокруг первой оси (130) вращения в первом направлении, первый теплообменник (302а) может функционировать как источник тепла для передачи тепла от указанного вещества текучей среде, причем, когда мотор может приводить ротор (119) в движение вокруг первой оси (130) вращения во втором направлении, противоположном первому направлению, первый теплообменник (302а) может функционировать как теплопоглотитель для передачи тепла от текучей среды указанному веществу.The motor (308) can be reversible so that when the motor can drive the rotor (119) about the first axis of rotation (130) in the first direction, the first heat exchanger (302a) can function as a heat source to transfer heat from the specified substance to the fluid. wherein when the motor can drive the rotor (119) about the first axis (130) of rotation in a second direction opposite to the first direction, the first heat exchanger (302a) can function as a heat sink to transfer heat from the fluid to the specified substance.
Второе направляющее средство (550) может содержать опорно-поворотное кольцо (527), выполненное с возможностью опирания на него, по меньшей мере, части подшипника (529), соединенного с кожухом.The second guide means (550) may comprise a pivot ring (527) adapted to support at least a part of the bearing (529) connected to the casing on it.
Первое направляющее средство (552) может включать в себя штифт, выполненный с возможностью вмещения в опорно-поворотное кольцо (527).The first guide means (552) may include a pin adapted to receive a pivot ring (527).
В одном варианте предложено ротикуляционное термодинамическое устройство (100) с первой проточной частью (111), содержащее: первую вальную часть (118), образующую первую ось (130) вращения и выполненную с возможностью вращения вокруг нее; первую техническую ось (120), образующую вторую ось (132) вращения, при этом первая вальная часть (118) проходит через первую техническую ось (120); первый поршневой элемент (122а), расположенный на первой вальной части (118), при этом первый поршневой элемент (122а) проходит от первой технической оси (120) в сторону дальнего конца первой вальной части (118); первый ротор (119), несомый первой технической осью (120); при этом первый ротор (119) содержит: первую камеру (134а), при этом первый поршневой элемент (122а) проходит через первую камеру (134а); первую стенку кожуха, смежную с первой камерой (134а), первое окно (114а) и второе окно (114b), расположенные в стенке кожуха, при этом каждое из них связано по потоку с первой камерой (134а); благодаря чему: первый ротор (119) и первая техническая ось (120) выполнены с возможностью вращения с первой вальной частью (118) вокруг первой оси (130) вращения; при этом первый ротор (119) выполнен с возможностью поворота относительно технической оси (120) вокруг второй оси (132) вращения для обеспечения первому ротору (119) возможности поворота относительно первого поршневого элемента (122а) при вращении первого ротора (119) вокруг первой оси (130) вращения; благодаря чему первая проточная часть (111) выполнена с возможностью прохождения текучей среды от первого окна (114а) ко второму окну (114b) через первую камеру (134а); при этом устройство дополнительно содержит вторую проточную часть (115), содержащую: вторую камеру (134b, 234b), второй поршневой элемент (122b), проходящий от другой стороны первой технической оси (120) вдоль первой вальной части (118); при этом второй поршневой элемент (122b) проходит через вторую камеру (134b); для обеспечения первому ротору (119) возможности поворота относительно второго поршневого элемента (122b) при вращении первого ротора (119) вокруг первой оси (130) вращения, вторую стенку кожуха, смежную со второй камерой (134b, 234b), третье окно (116а) и четвертое окно (116b), расположенные во второй стенке кожуха, при этом каждое из них связано по потоку со второй камерой (134b, 234b), благодаря чему вторая проточная часть (115) выполнена с возможностью прохождения текучей среды от третьего окна (116а) к четвертому окну (116b) через вторую камеру (134, 234b); причем первая проточная часть (111) и вторая проточная часть (115) являются двумя сторонами первого ротора (119), причем одна из первой проточной части (111) и второй проточной части (115) выполнена с возможностью функционирования в качестве компрессора, а другая из первой проточной части (111) и второй проточной части (115) выполнена с возможностью функционирования в качестве детандера, при этом второе окно (114b) связано по текучей среде с третьим окном (116а) через первый теплообменник (302а).In one embodiment, a rotational thermodynamic device (100) with a first flow portion (111) is provided, comprising: a first shaft portion (118) defining a first rotation axis (130) and rotatable around it; a first technical axis (120) defining a second axis of rotation (132), the first shaft portion (118) passing through the first technical axis (120); a first piston element (122a) located on a first shaft portion (118), the first piston element (122a) extending from the first technical axis (120) towards the distal end of the first shaft portion (118); the first rotor (119) carried by the first technical axle (120); wherein the first rotor (119) comprises: a first chamber (134a), wherein the first piston element (122a) passes through the first chamber (134a); a first casing wall adjacent to the first chamber (134a), a first window (114a) and a second window (114b) located in the casing wall, each in fluid communication with the first chamber (134a); whereby: the first rotor (119) and the first technical axis (120) are made with the possibility of rotation with the first shaft part (118) around the first axis (130) of rotation; wherein the first rotor (119) is rotatable relative to the technical axis (120) around the second axis (132) of rotation to provide the first rotor (119) with the possibility of rotation relative to the first piston element (122a) when the first rotor (119) rotates around the first axis (130) rotation; whereby the first flow path (111) is configured to allow fluid to pass from the first port (114a) to the second port (114b) through the first chamber (134a); the device further comprises a second flow part (115) comprising: a second chamber (134b, 234b), a second piston element (122b) extending from the other side of the first technical axis (120) along the first shaft part (118); the second piston element (122b) passes through the second chamber (134b); to provide the first rotor (119) with the possibility of rotation relative to the second piston element (122b) when the first rotor (119) rotates around the first axis (130) of rotation, the second wall of the casing adjacent to the second chamber (134b, 234b), the third window (116a) and a fourth window (116b) located in the second wall of the casing, each of them in fluid communication with the second chamber (134b, 234b), whereby the second flow path (115) is configured to allow fluid to pass from the third window (116a) to the fourth window (116b) through the second chamber (134, 234b); wherein the first flow path (111) and the second flow path (115) are two sides of the first rotor (119), one of the first flow path (111) and the second flow path (115) being configured to function as a compressor, and the other of the first flow path (111) and the second flow path (115) are configured to function as an expander, with the second port (114b) in fluid communication with the third port (116a) through the first heat exchanger (302a).
Таким образом, может быть создано устройство, выполненное с возможностью вытеснения и расширения текучей среды, которое может быть выполнено как тепловой насос для отбора тепла из системы (например, холодильного устройства) или как тепловой двигатель для создания вращения на выходе за счет работы рабочей текучей среды.Thus, a device capable of displacing and expanding a fluid can be created, which can be configured as a heat pump to extract heat from a system (for example, a refrigeration device) or as a heat engine to create rotation at the outlet due to the work of the working fluid. ...
Вытеснительная часть (например, насос) и расширительная часть (например, турбина) предлагаемого устройства могут сохранять свой оптимальный КПД при почти идентичных скоростях вращения, при этом, благодаря тому, что они расположены в пределах одного устройства, для них может быть установлен единый набор механических ограничений. Таким образом, конфигурации по настоящему раскрытию могут быть по существу идеальными с точки зрения термодинамики.The displacement part (for example, a pump) and the expansion part (for example, a turbine) of the proposed device can maintain their optimal efficiency at almost identical rotational speeds, while, due to the fact that they are located within the same device, a single set of mechanical restrictions. Thus, the configurations of the present disclosure may be substantially thermodynamically ideal.
Устройство может содержать сердцевинный элемент со связанными камерами вытеснения и расширения, ограниченными стенками единственного общего ротора. Ротор выполнен с возможностью поворота относительно вращаемого поршневого элемента. Благодаря этому, данная конфигурация образует систему объемного вытеснения, выполненную с возможностью эффективной работы с частотами вращения, более низкими, чем у известных устройств. Система также выполнена с возможностью работы с частотами вращения не ниже, чем в примерах известных устройств.The device may comprise a core element with associated displacement and expansion chambers bounded by the walls of a single common rotor. The rotor is rotatable relative to the rotatable piston element. As a result, this configuration forms a positive displacement system capable of efficiently operating at speeds lower than those of prior art devices. The system is also designed to operate at speeds not lower than in the examples of known devices.
Сердцевинные элементы можно охарактеризовать словом «ротикулятор» (англ. «roticulator»), так как ротор по настоящему раскрытию выполнен с возможностью одновременного вращения (англ. «rotate») и поворота в сочленении (англ. «articulate»), например, как раскрыто в РСТ Заявке PCT/GB2016/052429 (опубликована как WO 2017/089740). Таким образом, предложен тепловой двигатель или тепловой насос, включающий в себя «ротикуляционное устройство».The core elements can be characterized by the word "roticulator", since the rotor according to the present disclosure is made with the possibility of simultaneous rotation (English "rotate") and rotation in the joint (English "articulate"), for example, as disclosed in PCT Application PCT / GB2016 / 052429 (published as WO 2017/089740). Thus, there is provided a heat engine or heat pump including a "rotational device".
«Ротикуляция» или понятие «ротикуляционный» означает, что в устройстве одно и то же тело (например, ротор) совершает вращение с одновременным поворотом в сочленении, то есть перемещение в трехмерном пространстве, за счет чего возможно совершение объемной «работы» в соединении и перемещения с вращением."Rotation" or the concept "rotational" means that in the device one and the same body (for example, the rotor) rotates with simultaneous rotation in the joint, that is, movement in three-dimensional space, due to which it is possible to perform voluminous "work" in the joint and movement with rotation.
Благодаря этому, устройство обеспечивает возможность абсолютного управления и регулирования нескольких объемных камер с механическими ограничениями/потерями одного и того же порядка. Учитывая высокую степень объемного изменения и величину механических потерь, данное устройство, в сравнении с обычными, имеет КПД высокого порядка.Due to this, the device provides the possibility of absolute control and regulation of several volumetric chambers with mechanical restrictions / losses of the same order. Given the high volumetric change and the magnitude of mechanical losses, this device, in comparison with conventional devices, has a high efficiency factor.
Учитывая вышеизложенное, раскрываемое устройство выполнено с возможностью и объемного вытеснения, и создания абсолютного разрежения в его рабочих объемах, что характерно для «идеального» детандера/компрессора/насоса, и обеспечивает высокую степень расширения/сжатия, намного превышающую ту, что создают известные устройства.Considering the above, the disclosed device is made with the possibility of both volumetric displacement and creating an absolute vacuum in its working volumes, which is typical for an "ideal" expander / compressor / pump, and provides a high expansion / compression ratio, much higher than that created by known devices.
Устройство удовлетворяет насущную потребность в едином устройстве, выполненном с возможностью как расширения рабочей текучей среды, так и сжатия и/или вытеснения той же самой рабочей текучей среды.The device satisfies an ongoing need for a single device capable of both expanding a working fluid and compressing and / or displacing the same working fluid.
Тепловой двигатель согласно настоящему раскрытию может работать с более низким перепадом температур и теплом более низкого качества, чем в примерах известных устройств.The heat engine of the present disclosure can operate with lower temperature differentials and lower quality heat than prior art examples.
Так как первая проточная часть и вторая проточная часть (например, расширительная и вытеснительная части) связаны, тепловой насос согласно настоящему раскрытию по своей сути более эффективен, чем какой-либо пример известного устройства, поскольку расширение текучей среды применяют для приведения в действие вытеснительной/перекачивающей/сжимающей части, тем самым уменьшая потребность во внешней входной мощности от мотора.Since the first flow path and the second flow path (e.g., the expansion and displacement portions) are connected, the heat pump of the present disclosure is inherently more efficient than any example of a prior art device because fluid expansion is used to drive the drive / pump. / compression part, thereby reducing the need for external input power from the motor.
Таким образом, устройство согласно настоящему раскрытию может эффективно работать в широком диапазоне условий, что позволяет ему давать результаты при таких условиях на входе, при которых не было бы достаточной энергии для работы примеров известных устройств.Thus, the device of the present disclosure can operate effectively under a wide range of conditions, allowing it to produce results under input conditions such that there would not be sufficient power to operate examples of prior art devices.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Далее устройство по настоящему раскрытию будет описано на примерах прилагаемых чертежей, где:Next, the device according to the present disclosure will be described using examples of the accompanying drawings, where:
Фиг. 1 изображает частичный покомпонентный вид примера устройства, включающего в себя роторный узел и кожух, согласно настоящему раскрытию;FIG. 1 is a partial exploded view of an example of an apparatus including a rotor assembly and a casing according to the present disclosure;
Фиг. 2 изображает вид снаружи в изометрии устройства согласно настоящему раскрытию с кожухом и окнами, отличными от изображенных на Фиг. 1;FIG. 2 is an outside perspective view of a device according to the present disclosure with a different casing and windows than those shown in FIG. one;
Фиг. 3 изображает «полупрозрачный» вид в изометрии устройства на Фиг. 1 в сборе;FIG. 3 is a "translucent" perspective view of the device of FIG. 1 complete;
Фиг. 4 более подробно изображает роторный узел на Фиг. 1;FIG. 4 shows in more detail the rotor assembly of FIG. one;
Фиг. 5 изображает ротор роторного узла на Фиг. 4;FIG. 5 shows the rotor of the rotor assembly of FIG. 4;
Фиг. 6 изображает вид с торца роторного узла на Фиг. 4;FIG. 6 is an end view of the rotor assembly of FIG. 4;
Фиг. 7 изображает вид с торца ротора на Фиг. 5;FIG. 7 is an end view of the rotor of FIG. five;
Фиг. 8 изображает вид в изометрии технической оси роторного узла;FIG. 8 is an isometric view of the technical axis of the rotor assembly;
Фиг. 9 изображает вид в изометрии вала роторного узла;FIG. 9 is an isometric view of the shaft of the rotor assembly;
Фиг. 10 изображает техническую ось на Фиг. 8 в сборе с валом на Фиг. 9;FIG. 10 shows the technical axis in FIG. 8 assembled with the shaft of FIG. nine;
Фиг. 11 изображает вид в плане кожуха на Фиг. 1, на котором скрытый узел обозначен пунктирными линиями;FIG. 11 is a plan view of the casing of FIG. 1, in which the hidden node is indicated by dotted lines;
Фиг. 12 изображает вид изнутри кожуха на Фиг. 11;FIG. 12 is an inside view of the casing of FIG. eleven;
Фиг. 13 изображает вид изнутри кожуха ротора на Фиг. 2;FIG. 13 is an inside view of the rotor casing of FIG. 2;
Фиг. 14 изображает альтернативный пример ротора;FIG. 14 depicts an alternative example of a rotor;
Фиг. 15 изображает первый пример теплового насоса с замкнутым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего для холодильного устройства;FIG. 15 depicts a first example of a closed loop heat pump according to the present disclosure suitable for a refrigeration device;
Фиг. 16 изображает второй пример теплового насоса с замкнутым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего для холодильного устройства;FIG. 16 depicts a second example of a closed loop heat pump according to the present disclosure suitable for a refrigeration device;
Фиг. 17, 18 изображают альтернативные средства создания разности объемов ротора, могущие входить в состав тепловых насосов на Фиг. 15, 16 соответственно или в состав тепловых двигателей по дополнительным примерам настоящего раскрытия;FIG. 17, 18 show alternative means for creating a difference in rotor volumes that could be included in the heat pumps of FIG. 15, 16, respectively, or in the composition of heat engines according to additional examples of the present disclosure;
Фиг. 19 изображает первый пример теплового двигателя с замкнутым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для устройства сбора энергии;FIG. 19 depicts a first example of a closed loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for an energy harvesting device;
Фиг. 20 изображает второй пример теплового двигателя с замкнутым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для устройства сбора энергии;FIG. 20 depicts a second example of a closed loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for an energy harvesting device;
Фиг. 21 изображает первый пример теплового двигателя с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для электрогенерирующего устройства;FIG. 21 depicts a first example of an open loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for a power generating device;
Фиг. 22 изображает второй пример теплового двигателя с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для электрогенерирующего устройства;FIG. 22 depicts a second example of an open loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for a power generating device;
Фиг. 23 изображает третий пример теплового двигателя с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для электрогенерирующего устройства;FIG. 23 depicts a third example of an open loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for a power generating device;
Фиг. 24 изображает четвертый пример теплового двигателя с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего, помимо прочего, для электрогенерирующего устройства;FIG. 24 depicts a fourth example of an open loop heat engine according to the present disclosure, suitable, inter alia, for a power generating device;
Фиг. 25 изображает пример теплового насоса с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, подходящего для холодильного устройства;FIG. 25 depicts an example of an open loop heat pump according to the present disclosure suitable for a refrigeration device;
Фиг. 26 изображает покомпонентный вид примера альтернативного роторного узла; иFIG. 26 is an exploded view of an example of an alternative rotor assembly; and
Фиг. 27А и 27В изображают вид сбоку и вид в поперечном разрезе роторного узла на Фиг. 26.FIG. 27A and 27B are side and cross-sectional views of the rotor assembly of FIG. 26.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство по настоящему изобретению и способ его эксплуатации раскрыты ниже.The device according to the present invention and its method of operation are disclosed below.
В частности, настоящее раскрытие относится к устройству, образующему «ротикуляционное» термодинамическое устройство с возможностью функционирования в качестве теплового насоса и/или теплового двигателя.In particular, the present disclosure relates to a device constituting a "rotational" thermodynamic device capable of functioning as a heat pump and / or a heat engine.
Иначе говоря, устройство пригодно для применения в составе гидравлического устройства с возможностью функционирования в качестве теплового насоса и/или теплового двигателя. Раскрыты сердцевинные элементы устройства, а также неограничивающие примеры случаев возможного применения устройства.In other words, the device is suitable for use in a hydraulic device capable of functioning as a heat pump and / or a heat engine. The core elements of the device are disclosed, as well as non-limiting examples of possible applications of the device.
Выражение «текучая среда» следует понимать в его обычных значениях, например: «жидкость», «газ», «пар», или «комбинация жидкости, газа и/или пара», или «вещество, ведущее себя как текучая среда».The expression "fluid" should be understood in its usual meanings, for example: "liquid", "gas", "vapor", or "a combination of liquid, gas and / or vapor", or "a substance that behaves like a fluid."
Фиг. 1 изображает частичный покомпонентный вид сердцевины 10 устройства согласно настоящему раскрытию. Признаки сердцевины 10 раскрыты на Фиг. 1-14, 17, 18, а Фиг. 15, 16 и 19-24 иллюстрируют то, как сердцевина 10 скомбинирована с прочими признаками с образованием теплового насоса и/или теплового двигателя по настоящему раскрытию. Сердцевина содержит кожух 12 и роторный узел 14. Фиг. 2 изображает альтернативный пример кожуха 12, когда он охватывает роторный узел 14.FIG. 1 is a partial exploded view of the
В примере на Фиг. 1 кожух 12 поделен на две части 12а, 12b, охватывающие роторный узел 14. При этом в альтернативном примере кожух может быть изготовлен более чем из двух частей и/или поделен не так, как показано на Фиг. 1.In the example of FIG. 1, the
Роторный узел 14 содержит ротор 16, вал 18, техническую ось (англ. axle) 20 и поршневой элемент 22. Кожух 12 содержит стенку 24, ограничивающую полость 26, при этом ротор 16 выполнен с возможностью вращения и поворота в пределах полости 26.The
Вал 18 образует первую ось 30 вращения и выполнен с возможностью вращения вокруг нее. Техническая ось 20 окружает вал 18. Техническая ось проходит под углом к валу 18. Техническая ось также образует вторую ось 32 вращения. Иначе говоря, техническая ось 20 образует вторую ось 32 вращения, а вал 18 проходит через техническую ось 20 под углом к технической оси 20. Поршневой элемент 22 расположен на валу 18.The
В раскрытых примерах устройство выполнено с двумя поршневыми элементами 22, т.е. первым и вторым поршневыми элементами 22. Ротор 16 также образует две камеры 34а,b, диаметрально противоположные одна другой на каждой из сторон ротора 16.In the examples disclosed, the device is configured with two
В примерах, где устройство входит в состав устройства сжатия текучей среды, каждая камера 34 может представлять собой камеру сжатия. Аналогичным образом, в примерах, где устройство представляет собой устройство вытеснения текучей среды, каждая камера 34 может представлять собой камеру вытеснения. В примерах, где устройство представляет собой устройство расширения текучей среды, каждая камера 34 может представлять собой расширительную или дозировочную камеру.In examples where the device is part of a fluid compression device, each
Несмотря на то, что поршневой элемент 22 может фактически представлять собой цельный элемент, проходящий от одного до другого конца роторного узла 14, данная конфигурация фактически означает то, что каждая камера 34 снабжена поршневым элементом 22. Иначе говоря, несмотря на то, что поршневой элемент 22 может состоять только из одной части, он может образовывать две секции 22 поршневого элемента, по одной на каждой из сторон роторного узла 14.While the
Иначе говоря, первый поршневой элемент 22 проходит от одной стороны технической оси 20 вдоль вала 18 к одной стороне кожуха 12, а второй поршневой элемент 22 проходит от другой стороны технической оси 20 вдоль вала 18 к другой стороне кожуха 12. Ротор 16 содержит первую камеру 34а с первым отверстием 36 на одной стороне роторного узла 14 и вторую камеру 34b со вторым отверстием 36 на другой стороне роторного узла 14. Ротор 16 несет на себе техническая ось 20, при этом ротор 16 выполнен с возможностью поворота относительно технической оси 20 вокруг второй оси 32 вращения. Поршневой элемент 22 проходит от технической оси 20 через камеры 34а,b к отверстиям 36. Оставлен небольшой зазор между краями поршневого элемента 22 и стенкой ротора 16, ограничивающей камеру 34. Зазор может быть достаточно мал для создания уплотнения между краями поршневого элемента 22 и стенкой ротора 16, ограничивающей камеру 34. Альтернативно или дополнительно, между поршневыми элементами 22 и стенкой ротора 16, ограничивающей камеру 34, могут быть расположены уплотняющие элементы.In other words, the
Камеры 34 ограничены боковыми стенками (т.е. торцами камер 34) с возможностью перемещения в сторону поршневых элементов 22 и от них, при этом боковые стенки соединены граничными стенками, выполненными с возможностью перемещения мимо сторон поршневого элемента 22. Иначе говоря, камеры 34 ограничены боковыми стенками/торцами и граничными стенками, расположенными в роторе 16.
Таким образом, ротор 16 выполнен с возможностью вращения с валом 18 вокруг первой оси 30 вращения и поворота относительно технической оси 20 вокруг второй оси 32 вращения. За счет данной конфигурации, первый поршневой элемент 22 выполнен с возможностью перемещения (т.е. передвижения) от одной стороны первой камеры 34а к противоположной стороне первой камеры 34а при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения. Иначе говоря, поскольку ротор 16 выполнен с возможностью вращения с валом 18 вокруг первой оси 30 вращения и с возможностью поворота относительно технической оси 20 вокруг второй оси 32 вращения, во время работы имеет место поворотное (т.е. качательное) движение ротора 16 относительно первого поршневого элемента 22 при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения. Иначе говоря, устройство выполнено с возможностью управляемого поворотного движения ротора 16 относительно первого поршневого элемента 22 при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения.Thus, the
Кроме того, за счет данной конфигурации второй поршневой элемент 22 выполнен с возможностью перемещения (т.е. передвижения) от одной стороны второй камеры 34b к противоположной стороне второй камеры 34b при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения. Иначе говоря, поскольку ротор 16 выполнен с возможностью вращения с валом 18 вокруг первой оси 30 вращения и с возможностью поворота относительно технической оси 20 вокруг второй оси 32 вращения, во время работы имеет место поворотное (т.е. качательное) движение ротора 16 относительно обоих поршневых элементов 22 при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения. Иначе говоря, устройство выполнено с возможностью управляемого поворотного движения ротора 16 относительно обоих поршневых элементов 22 при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения.In addition, due to this configuration, the
Относительное поворотное движение возникает под действием поворотного исполнительного механизма, как раскрыто ниже.The relative pivotal movement occurs under the action of a pivot actuator, as disclosed below.
То, что ротор 16 установлен с возможностью поворота (т.е. качания) относительно поршневых элементов 22, означает возможность создания поршневыми элементами 22 подвижного барьера между двумя половинами камеры 34а,b или каждой из них с образованием подкамер 34а1, 34а2, 34b1, 34b2 в камерах 34а, 34b. Во время работы происходит изменение объема каждой подкамеры 34а1, 34а2, 34b1 и 34b2 в зависимости от относительной ориентации ротора 16 и поршневых элементов 22.The fact that the
Когда кожух 12 охватывает роторный узел 14, ротор 16 расположен относительно стенки 24 кожуха с возможностью сохранения небольшого зазора между отверстием 34 камеры у большей части стенки 24. Зазор может быть достаточно малым для создания уплотнения между ротором 16 и стенкой 24 кожуха.When the
Альтернативно или дополнительно, в зазоре между стенкой 24 кожуха и ротором 16 могут быть расположены уплотняющие элементы.Alternatively or additionally, sealing elements may be located in the gap between the
Для передачи текучей среды в камеры 34а,b и из них могут быть созданы окна. Для каждой камеры 34, кожух 12 может включать в себя входное окно 40 для подачи текучей среды в камеру 34 и выходное/выпускное окно 42 для удаления текучей среды из камеры 34. Окна 40, 42 проходят через кожух и выходят на стенку 24 кожуха 12.Windows can be created to transfer fluid to and from
На Фиг. 1 и Фиг. 2 показаны разные ориентации входного и выходного/выпускного окон 40, 42. На Фиг. 1 направление потока, образуемое каждым из окон, направлено под углом к первой оси 30 вращения. На Фиг. 2 направление потока, образуемое каждым из окон, параллельно первой оси 30 вращения. Проходное сечение окон 40, 42 может быть одинаковым. В других примерах проходные сечения окон 40, 42 могут быть отличны друг от друга.FIG. 1 and FIG. 2 shows the different orientations of the inlet and outlet /
Также может быть создан подшипниковый узел 44 для опирания концов вала 18. Он может быть любого известного типа, пригодного для данного случая применения.A bearing
Окна 40, 42 могут быть по размеру выполнены и расположены на кожухе 12 так, что во время работы, когда происходит перемещение соответствующих отверстий 36 камер мимо окон 40, 42, в первом относительном положении отверстия 36 соосны окнам 40, 42, благодаря чему отверстия камер полностью открыты, при этом во втором относительном положении отверстия 36 несоосны им, в связи с чем отверстия 36 полностью закрыты стенкой 24 кожуха 12, а в промежуточном относительном положении отверстия 36 частично соосны окнам 40, 42, в связи с чем отверстия 36 частично сужены стенкой 24 кожуха.The
В качестве альтернативы, окна 40, 42 могут быть по размеру выполнены и расположены на кожухе 12 так, что, во время работы, в первом диапазоне (или наборе) относительных положений окон 40, 42 и соответствующих отверстий 36 ротора окна 40, 42 и отверстия 36 ротора несоосны, в связи с чем отверстия 36 полностью закрыты стенкой 24 кожуха 12 для блокирования потока текучей среды между подкамерами 34а1, 34а2 и соответствующим окном (окнами) 40,42 и блокирования потока текучей среды между подкамерами 34b1, 34b2 и соответствующим окном (окнами) 40, 42. Во втором диапазоне (или наборе) относительных положений окон 40, 42 и соответствующих отверстий 36 камер ротора отверстия 36, по меньшей мере, частично соосны окнам 40, 42, в связи с чем отверстия 36, по меньшей мере, частично открыты для пропуска потока текучей среды между подкамерами камеры (камер) 34а,b и соответствующим окном (окнами). Таким образом, подкамеры выполнены с возможностью увеличения в объеме, по меньшей мере, тогда, когда они связаны по текучей среде с входным окном (для пропуска потока текучей среды в подкамеру), при этом подкамеры выполнены с возможностью уменьшения в объеме, по меньшей мере, тогда, когда они связаны по текучей среде с выходным окном (для пропуска потока текучей среды из подкамеры).Alternatively, the
Размещение и размеры окон могут зависеть от случая применения (т.е. в зависимости от того, входят ли они в состав устройства насоса текучей среды, устройства вытеснения текучей среды, устройство расширения текучей среды) для обеспечения наивысшей эксплуатационной эффективности. Места расположения окон, раскрытые в настоящем описании и изображенные на фигурах, служат исключительно для указания принципа входа и выхода среды (например, текучей среды).The location and size of the windows can be dependent on the application (i.e., whether they are included in a fluid pump device, a fluid displacement device, a fluid expansion device) to provide the highest operational efficiency. The locations of the windows disclosed in this description and depicted in the figures serve solely to indicate the principle of entry and exit of a medium (eg, a fluid).
В некоторых примерах устройства по настоящему раскрытию (не показаны) входные окна и выходные окна могут быть снабжены механическими или электромеханическими клапанами, выполненными с возможностью управления потоком текучей среды/среды через окна 40, 42.In some examples of the devices of the present disclosure (not shown), inlet ports and outlet ports may be provided with mechanical or electromechanical valves configured to control the flow of fluid / media through
Устройство может включать в себя поворотный исполнительный механизм. Неограничивающий пример поворотного исполнительного механизма проиллюстрирован на Фиг. 3 и соответствует устройству на Фиг. 1, 2.The device may include a rotary actuator. A non-limiting example of a rotary actuator is illustrated in FIG. 3 and corresponds to the device in FIG. 12.
При этом поворотный исполнительный механизм может содержать направляющие средства в любой форме, подходящей для управления поворотным движением ротора. Например, поворотный исполнительный механизм может содержать электромагнитный узел, выполненный с возможностью управления поворотным движением ротора. Иначе говоря, поворотный исполнительный механизм может содержать первое направляющее средство 52, расположенное на роторе 119, 219, и второе направляющее средство 50, расположенное на кожухе 112, при этом первое направляющее средство 52 выполнено с возможностью взаимодействия со вторым направляющим средством 50 для поворота ротора относительно технической оси. По меньшей мере одно из первого направляющего средства 52 и второго направляющего средства 50 содержит электромагнит, выполненный с возможностью магнитной связи с другим из первого направляющего средства 52 и второго направляющего средства 50.In this case, the rotary actuator can comprise guiding means in any form suitable for controlling the rotary movement of the rotor. For example, the rotary actuator may include an electromagnetic assembly configured to control the rotary motion of the rotor. In other words, the rotary actuator may comprise a first guide means 52 located on the
В какой-бы то ни было форме, поворотный исполнительный механизм выполнен (сконфигурирован) с возможностью поворота ротора 16 относительно технической оси 20. Иначе говоря, устройство может дополнительно содержать поворотный исполнительный механизм, выполненный с возможностью поворота ротора 16 вокруг второй оси 32 вращения, образованной технической осью 20. Поворотный исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью поворота ротора 16 на любой угол, подходящий для обеспечения нужных показателей работы устройства. Например, поворотный исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью поворота ротора 16 на угол по существу приблизительно 60 градусов.In whatever form, the rotary actuator is configured to rotate the
Поворотный исполнительный механизм может содержать, как раскрыто в примерах, первое направляющее средство на роторе 16 и второе направляющее средство на кожухе 12. Таким образом, поворотный исполнительный механизм может быть выполнен как механическая связь между ротором 16 и кожухом 12 с возможностью приведения ротора 16 в управляемое относительное поворотное движение относительно поршневого элемента 22 при вращении ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения. Иначе говоря, именно относительное движение ротора 16, преодолевающего усилие направляющих средств поворотного исполнительного механизма, порождает поворотное движение ротора 16.The rotary actuator may comprise, as disclosed in the examples, a first guiding means on the
Первое направляющее средство по форме дополняет второе направляющее средство. Одно из первого и второго направляющих средств образует тракт, по которому другое из первого и второго направляющих средств вынуждено следовать при вращении ротора вокруг первой оси 30 вращения. Указанный тракт, могущий представлять собой паз, имеет траекторию, выполненную с возможностью побуждения ротора 16 к совершению поворота относительно технической оси 20 и оси 32. Данная траектория также обеспечивает создание выигрыша в силе между вращением и поворачиванием ротора 16.The first guide means complements the second guide means in shape. One of the first and second guide means forms a path along which the other of the first and second guide means is forced to follow when the rotor rotates about the first axis of
Как раскрыто в примере на Фиг. 1 и более очевидно на Фиг. 4, штифт 52 расположен на роторе 16, а, как показано на Фиг. 1, 3, направляющий паз 50 расположен в кожухе 12. Иначе говоря, направляющий тракт 50 может быть расположен на кожухе, а другое направляющее средство - штифт 52 - может быть расположено на роторе 16.As disclosed in the example in FIG. 1 and more evident in FIG. 4, the
Роторный узел 14, схожий с примером на Фиг. 1, 3, раскрыт на Фиг. 4-7. Из данного примера видно, что штифт 52 расположен на роторе 16 с возможностью вхождения в зацепление с направляющим пазом 50 на кожухе 12.A
Ротор 16 может быть по существу сферическим. Показано, что ротор 16 может быть, по меньшей мере, частично по существу сферическим. Для удобства, на Фиг. 4 изображен полный роторный узел 14 с установленными валом 18, технической осью 20 и поршневым элементом 22. При этом Фиг. 5 изображает ротор 16 сам по себе и полость 60, проходящую через ротор 14 и выполненную с возможностью вмещения технической оси 20. Фиг. 6 изображает вид вдоль первой оси 30 вращения на Фиг. 6, а Фиг. 7 - тот же вид, что и на Фиг. 6, но глядя вниз в отверстие 36, ограничивающее камеру 34 ротора 14.The
Фиг. 8 изображает вид в изометрии технической оси 20 с проходом 62 для вмещения технической оси 18 и поршневого элемента 22. Техническая ось 20 по существу цилиндрическая. Фиг. 9 изображает пример конфигурации вала 18 и поршневого элемента 22. Вал 18 и поршневой элемент 22 могут быть выполнены цельными, как на Фиг. 10, или изготовлены из нескольких частей. Поршневой элемент 22 выполнен по существу квадратным или прямоугольным в поперечном сечении. На фигурах показано, что вал 18 может включать в себя цилиндрические опорные области, проходящие от поршневого элемента 22, для размещения на подшипниковом узле 44 кожуха 12 и, тем самым, обеспечения возможности вращения вала 18 вокруг первой оси 30 вращения.FIG. 8 is an isometric view of the
Фиг. 10 изображает вал 18 и поршневой элемент 22 в сборе с технической осью 20. Они могут быть сформированы в виде узла, как раскрыто выше, или быть выполнены цельными, например, отлиты или выкованы.FIG. 10 shows a
Техническая ось 20 может быть расположена по существу у центра вала 18 и поршневого элемента 22. Иначе говоря, техническая ось 20 может быть расположена по существу на полпути между двумя концами вала 18. Будучи в сборе, вал 18, техническая ось 20 и поршневой элемент 22 могут быть неподвижны относительно друг друга. Техническая ось 20 может быть по существу перпендикулярна валу и поршневому элементу 22 и, таким образом вторая ось 32 вращения может быть по существу перпендикулярна первой оси 30 вращения.The
Поршневые элементы 22 по размеру выполнены с возможностью нахождения их концов вблизи стенки 24 кожуха 12 с оставлением небольшого зазора между концами поршневых элементов 22 и стенкой 24 кожуха. Зазор может быть достаточно малым для создания уплотнения между поршневыми элементами 22 и стенкой 24 кожуха. Альтернативно или дополнительно, в зазоре между стенкой 24 кожуха и поршневыми элементами 22 могут быть расположены уплотняющие элементы.The
Дополнительные примеры направляющего паза 50 показаны в поперечном сечении на Фиг. 11, 12, соответствующих примеру на Фиг. 1. В данном примере направляющий паз 50 по существу круговой (т.е. без перегибов).Additional examples of
Ротор 14 может быть выполнен в виде одной или нескольких частей, собранных друг с другом вокруг узла вала 18 и технической оси 20. В качестве альтернативы, ротор 16 может быть выполнен в виде единого элемента, сформированного цельным или изготовленного из нескольких частей с образованием одного элемента, при этом в данном случае техническая ось 20 может быть вдвинута в полость 60, после чего в проход 62, сформированный в технической оси 20, могут быть вдвинуты вал 18 и поршневой элемент 22 с последующим прикреплением их друг к другу. Небольшой зазор может быть оставлен между технической осью 20 и стволом полости 60 ротора 16. Зазор может быть достаточно малым для создания уплотнения между технической осью 20 и стволом ротора 16 в полости 60. Альтернативно или дополнительно, в зазоре между технической осью 20 и стволом ротора 16 в полости 60 могут быть расположены уплотняющие элементы.The
Из Фиг. 13 очевидно, что, в примере, где направляющее средство выполнено в виде тракта на кожухе 12, направляющий тракт 50 образует тракт вокруг первой окружности кожуха (т.е. на ней, вблизи нее и/или с одной из сторон от нее). В данном примере плоскость первой окружности находит на плоскость, образуемую второй осью 32 вращения, или соосна ей, при вращении вокруг первой оси 30 вращения.From FIG. 13, it is obvious that, in the example where the guiding means is formed as a path on the
Фиг. 13 изображает половину кожуха, отделенную в горизонтальной плоскости, на которой расположена первая ось 30 вращения. Направляющий тракт 50 содержит, по меньшей мере, первую точку 70 перегиба (на одной стороне кожуха 12) для изменения направления тракта от первой стороны плоскости второй оси 32 вращения, далее ко второй стороне плоскости второй оси 32 вращения, и вторую точку 72 перегиба (на противоположной стороне кожуха) для изменения направления тракта 50 от второй стороны плоскости второй оси 32 вращения, а затем обратно к первой стороне плоскости второй оси 32 вращения. Таким образом, тракт 50 не соосен плоскости второй оси 32 вращения, а переходит с одной на другую сторону плоскости второй оси 32 вращения. Иначе говоря, тракт 50 не расположен на плоскости второй оси 32 вращения, а образует синусоидальную траекторию между разными сторонами плоскости второй оси 32 вращения. Тракт 50 может быть смещен от второй оси 32 вращения. Поэтому, когда происходит поворот ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения, взаимодействие тракта 50 и штифта 52 вызывает наклоны (т.е. качание или поворот) ротора 16 взад и вперед относительно технической оси 20 и, следовательно, второй оси 32 вращения.FIG. 13 shows a half of the casing, separated in a horizontal plane, on which the first axis of
В таком примере расстояние, на которое направляющий тракт проходит от перегиба 70, 72 на одной стороне плоскости второй оси 32 вращения до перегиба 70, 72 на другой стороне плоскости второй оси 32 вращения, определяет соотношение между углом поворота ротора 16 вокруг второй оси 32 вращения и углом вращения вала 18 вокруг первой оси 30 вращения. Количество перегибов 70, 72 определяет отношение числа поворотов (например, циклов сжатия, расширения, вытеснения и т.п.) ротора 16 вокруг второй оси 32 вращения на оборот ротора 16 вокруг первой оси 30 вращения.In such an example, the distance that the guide path extends from the bend 70, 72 on one side of the plane of the second axis of
Иначе говоря, направленность направляющего тракта 50 определяет линейное изменение, амплитуду и частоту поворотов ротора 16 вокруг второй оси 32 вращения в соотношении с вращением вокруг первой оси 30 вращения, тем самым определяя отношение угла смещения камер 34 к радиальному перемещению посредством вала (или наоборот) в любой точке.In other words, the directionality of the
Иначе говоря, ориентация тракта 50 непосредственно определяет механическое отношение/взаимосвязь между окружной скоростью ротора и скоростью изменения объема камер 34а, 34b ротора. Иначе говоря, траектория тракта 50 непосредственно определяет механическое отношение/взаимосвязь между окружной скоростью ротора 16 и скоростью поворота ротора 16. Таким образом, соотношение скорости изменения объема камер и величины их смещения и окружной скорости роторного узла 14 зависит от резкости изменения траектории (т.е. перегиба) направляющего тракта.In other words, the orientation of the
Профиль паза можно регулировать для получения разнообразных комбинаций характеристик вытеснения и сжатия, так как для двигателей сгорания, работающих на бензине, дизельном топливе (или иных топливах), для перекачки и расширения могут быть нужны разные характеристики и/или регулирование в течение срока эксплуатации роторного узла. Иначе говоря, траекторию тракта 50 можно изменять.The groove profile can be adjusted to achieve a variety of combinations of displacement and compression characteristics, since combustion engines fueled by gasoline, diesel (or other fuels) may require different characteristics and / or adjustments during the life of the rotor assembly for pumping and expansion. ... In other words, the trajectory of the
Таким образом, направляющий тракт 50 образует «программируемый тракт кривошипа», который может быть заранее задан для любого случая применения устройства. Иначе говоря, траекторию можно оптимизировать под потребности такого случая применения. Иначе говоря, направляющий тракт можно программировать для разных случаев применения.Thus, the
В качестве альтернативы, средства, образующие направляющий тракт 50, могут быть выполнены подвижными для обеспечения возможности регулирования тракта 50 и, тем самым, динамического регулирования тракта кривошипа при эксплуатации устройства. Это обеспечивает возможность регулирования скорости и величины поворотного действия ротора вокруг второй оси вращения для облегчения регулирования показателей работы и/или КПД устройства. Иначе говоря, регулируемый тракт кривошипа обеспечивает возможность изменения механического отношения/взаимосвязи между окружной скоростью ротора и скоростью изменения или величиной смещения объема камер 34а, 34b ротора. Таким образом, тракт 50 может быть выполнен в виде пазового элемента или чего-либо подобного, прикрепленного к ротору 12 и кожуху 16 ротора с возможностью перемещения и/или регулирования, частично или целиком, относительно ротора 12 и кожуха 16 ротора.Alternatively, the means forming the
Таким образом, тракт 50 и перегибы 70, 72 определяют скорость изменения смещения ротора 16 относительно поршневого элемента 22, обеспечивая возможность значительного влияния на механический выигрыш между вращением и поворотом ротора 16.Thus, the
Фиг. 14 изображает другой неограничивающий пример ротора 16, схожего с раскрытыми на Фиг. 4-7. Показаны области 73 под подшипник для вмещения подшипникового узла (например, узла роликового подшипника) или создания несущей поверхности для ротора 16 на технической оси 20. Также показан «вырез» 74, выполненный в виде полости в неответственной области ротора, который облегчает конструкцию (т.е. обеспечивает преимущество в части уменьшения веса) и образует область для захвата/крепления/опирания ротора 16 во время изготовления. Также может быть создана дополнительная область 75 в непосредственной близости от штифта 52 для захвата/крепления/опирания ротора 16 во время изготовления. В данном примере штифт 52 выполнен в виде роликового подшипника с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси 32. Подшипник входит в зацепление с направляющим трактом 50 и перемещается вдоль него, вращаясь при перемещении вдоль дорожки, что минимизирует трение между направляющим элементом и элементами дорожки.FIG. 14 depicts another non-limiting example of a
Фиг. 15, 16 и 19-24 иллюстрируют то, как роторное устройство на Фиг. 1-14, 17, 18 можно приспособить для функционирования в качестве теплового насоса или теплового двигателя. Любой из признаков, раскрытых на примерах Фиг. 1-14, 17, 18, может быть включен в конфигурации на Фиг. 15, 16 и 19-24. Для обозначения общих признаков использованы общие термины, однако для того, чтобы можно было отличить друг от друга признаки из разных примеров, использованы соответствующие альтернативные номера позиций.FIG. 15, 16 and 19-24 illustrate how the rotor device of FIG. 1-14, 17, 18 can be adapted to function as a heat pump or heat engine. Any of the features disclosed in the examples of FIG. 1-14, 17, 18 may be included in the configuration of FIG. 15, 16 and 19-24. General terms have been used to refer to common features, however, in order to distinguish features from different examples from each other, corresponding alternative reference numbers have been used.
ПРИМЕР 1 - ОДНОАГРЕГАТНАЯ УСТАНОВКА, ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ НАСОСEXAMPLE 1 - SINGLE UNIT, CLOSED CIRCUIT, HEAT PUMP
Фиг. 15 иллюстрирует устройство 100 согласно настоящему раскрытию, выполненное в виде теплового насоса с замкнутым контуром, например, холодильной установки.FIG. 15 illustrates an
Как раскрыто на примере Фиг. 1-14, устройство 100 содержит первую вальную часть 118 (схожую с валом 18), образующую первую ось 130 вращения и выполненную с возможностью вращения вокруг нее (аналогично оси 30 вращения). Первая техническая ось 120 (аналогичная технической оси 20) образует вторую ось 132 вращения (аналогичную оси 32 вращения), при этом первая вальная часть 118 проходит через первую техническую ось 120. Вторая ось 132 вращения по существу перпендикулярна первой оси 130 вращения. Первый поршневой элемент 122а (аналогичный первому поршневому элементу 22) расположен на первой вальной части 118, при этом первый поршневой элемент 122а проходит от первой технической оси 120 в сторону дальнего конца первой вальной части 118. Первый ротор 119 (аналогичный ротору 16 на Фиг. 1-14, 17, 18) несет на себе первая техническая ось 120. Кожух 112 (аналогичный кожуху 12) расположен вокруг узла ротора 119.As disclosed in the example of FIG. 1-14,
Первый ротор 119 содержит первую камеру 134а (аналогичную первой камере 34а), при этом первый поршневой элемент 122а проходит через первую камеру 134а. Стенка кожуха 112 расположена смежно с первой камерой 134а.The
В стенке кожуха 112 и смежно с первой камерой 134а расположены первое окно 114а и второе окно 114b (т.е. аналогичные окнам 40, 42). Окна 114а, 114b связаны по потоку с первой камерой 134а и выполнены с возможностью функционирования в качестве входов/выходов потока.In the wall of the
Первая камера 134а поделена на подкамеры 134а1, 134а2 (аналогичные подкамерам 34а1, 34а2) на противоположных сторонах первого поршневого элемента 122а. Поэтому в любой момент окна 114а, 114b могут быть связаны по потоку с одной из подкамер 134а1, 134а2, но не с обеими.The
Первый ротор 119 содержит вторую камеру 134b (аналогичную второй камере 34b). Стенка кожуха 112 расположена смежно со второй камерой 134b. Кожух 112 содержит третье окно 116а и четвертое окно 116b, связанные по потоку со второй камерой 134b. Окна 116а, 116b связаны по потоку с первой камерой 134b и выполнены с возможностью функционирования в качестве входов/выходов потока.The
Вторая камера 134b поделена на подкамеры 134b1, 134b2 (аналогичных подкамерам 34b1, 34b2) на противоположных сторонах второго поршневого элемента 122b. Поэтому в любой момент окна 116а, 116b могут быть связано по потоку с одной из подкамер 134b1, 134b2, но не с обеими.The
Первый поршневой элемент 122а проходит от одной стороны первой технической оси 120 вдоль первой вальной части 118, а второй поршневой элемент 122b (аналогичный второму поршневому элементу 22) проходит от другой стороны первой технической оси 120 вдоль первой вальной части 118, через вторую камеру 134b. Таким образом, как раскрыто на примерах Фиг. 1-14, данная конфигурация обеспечивает возможность поворотного движения первого ротора 119 относительно второго поршневого элемента 122b при вращении первого ротора 119 вокруг первой оси 130 вращения.The
Первая вальная часть 118, первая техническая ось 120 и первый поршневой элемент (элементы) 122а могут быть неподвижны относительно друг друга.The
Таким образом, первый ротор 119 и первая техническая ось 120 выполнены с возможностью вращения с первой вальной частью 118 вокруг первой оси 130 вращения, при этом первый ротор 119 выполнен с возможностью поворота относительно технической оси 120 вокруг второй оси 132 вращения для обеспечения возможности поворотного движения первого ротора 119 относительно первого поршневого элемента 122а при вращении первого ротора 119 вокруг первой оси 130 вращения.Thus, the
Второе окно 114b связано по текучей среде с третьим окном 116а через первый канал 300а, содержащий первый теплообменник 302а. Первый теплообменник 302а выполнен с возможностью отбора тепловой энергии из проходящей через него рабочей текучей среды. Иначе говоря, первый теплообменник 302а является тепло поглотителем для рабочей текучей среды (т.е. теплопоглотителем для текущей через систему среды или сред). Первый участок 300а1 канала 300а соединяет второе окно 114b с первым теплообменником 302а, а второй участок 300а2 канала 300а соединяет первый теплообменник 302а с третьим окном 116а. Иначе говоря, текучая среда в канале 300а может проходить через первый теплообменник 302.The
Таким образом, первая камера 134а, теплообменник 302а и вторая камера 134b расположены последовательно по потоку.Thus, the
Четвертое окно 116b связано по текучей среде с первым окном 114а через второй канал 304а, включающий в себя второй теплообменник 306а. Второй теплообменник 306а выполнен с возможностью передачи тепловой энергии проходящей через него рабочей текучей среде. Иначе говоря, второй теплообменник 306а представляет собой источник тепла для рабочей текучей среды (т.е. источник тепла для текущей через систему среды или сред).The
Первый теплообменник 302а может быть выполнен в виде любого подходящего теплопоглотителя (например, термически связанного с подлежащим нагреву объемом, рекой, воздухом окружающей среды и т.п.). Второй теплообменник 306а может включать в себя любой подходящий источник тепла (например, подлежащий охлаждению объем, внутренний воздух в продуктовом магазине и т.п.) или быть термически связан с ним.The
Первый участок 304а1 канала 304а соединяет четвертое окно 116b со вторым теплообменником 306а, а второй участок 304а2 канала 304а соединяет второй теплообменник 306а с первым окном 114а.The first section 304a1 of the
Мотор 308 соединен с первой вальной частью 118 для приведения ротора 119 во вращение вокруг первой оси 130 вращения.A
В данном примере первая камера 134а и первый поршневой элемент 122а образуют первую проточную часть 111, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве компрессора или насоса вытеснения. Таким образом, первая проточная часть 111 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от первого окна 114а ко второму окну 114b через первую камеру 134а.In this example, the
Кроме того, вторая камера 134b и второй поршневой элемент 122b образуют вторую проточную часть 115, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве дозировочной части или расширительной части. Таким образом, вторая проточная часть 115 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от третьего окна 116а к четвертому окну 116b через вторую камеру 134.In addition, the
Объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть по существу равна объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора, быть меньше или больше нее.The volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Например, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может составлять не более половины объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.For example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.Alternatively, the volumetric capacity of the
В данном примере это обеспечивает некоторую степень расширения в пределах одного устройства (например, раскрытого на Фиг. 17).In this example, this provides some degree of expansion within a single device (eg, disclosed in FIG. 17).
Это можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора по ширине отличной от второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а отлична от ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а, 134b и рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b будут отличны друг от друга.This can be achieved by making the
Как раскрыто на Фиг. 17, изображающей только роторный узел 116, отличные друг от друга объемы можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора шире второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а больше ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камеры 134а будет больше объема камеры 134b и, таким образом, рабочий объем первого поршневого элемента 122а будет больше, чем у второго поршневого элемента 122b.As disclosed in FIG. 17, showing only the rotor assembly 116, different volumes can be achieved by making the
Во время работы (как раскрыто ниже) происходит ввод рабочей текучей среды в систему и ее циркуляция по ней.During operation (as disclosed below), a working fluid is introduced into the system and circulated through it.
Текучая среда может представлять собой текучий хладагент или иную среду, например, помимо прочего, этанол, R22 или пересыщенный CO2.The fluid can be a refrigerant fluid or other medium, such as, but not limited to, ethanol, R22, or supersaturated CO 2 .
Учитывая то, что система является по существу замкнутой, может не происходить расходование рабочей текучей среды или утрата ее пригодности к эксплуатации после каждого цикла. Иначе говоря, в течение большей части срока эксплуатации один и тот же постоянный объем рабочей текучей среды будет сохранен и будет постоянно циркулировать по системе. В альтернативных примерах возможна частичная или полная замена рабочей текучей среды во время работы устройства (например, в каждом цикле или после заранее определенного числа циклов).Given that the system is essentially closed, there may be no depletion of working fluid or loss of serviceability after each cycle. In other words, during most of the service life, the same constant volume of working fluid will be maintained and will constantly circulate through the system. In alternative examples, partial or complete replacement of the working fluid is possible during operation of the device (eg, every cycle or after a predetermined number of cycles).
Поскольку первая проточная часть 111 (в данном примере - вытеснительная/компрессорная/насосная часть) и вторая проточная часть 115 (в данном примере - дозировочная/расширительная часть) являются двумя сторонами одного и того же ротора, во вращение ротор 119 приводит и мотор, и дозирование/расширение текучей среды во второй камере 134b (т.е. в подкамерах 134b1, 134b2). Таким образом, данная конфигурация устройства по настоящему раскрытию обеспечивает отбор некоторого количества энергии со ступени расширения для частичного приведения в действие ротора 119.Since the first flow path 111 (in this example, the displacement / compressor / pump portion) and the second flow path 115 (in this example, the metering / expansion portion) are two sides of the same rotor, the
Работа устройства 100 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 15 рабочая текучая среда поступает в подкамеру 134а1 через окно 114а.In the example of FIG. 15, the working fluid enters the subchamber 134a1 through the
Далее происходит перекачка рабочей текучей среды (например, сжатие) под действием первого поршневого элемента 122а, приводимого в действие мотором 308, в подкамере 134а и ее выход через второе окно 114b.Next, the working fluid is pumped (for example, compression) under the action of the
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеру 134а1 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 через второе окно 114b.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchamber 134a1, the working fluid is discharged from the subchamber 134a2 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамеры 134а1 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеру 134а2 через первое окно 114b.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchamber 134a1, the working fluid is taken into the subchamber 134a2 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 15, после выпуска из первой камеры 134а ротора 119, рабочая текучая среда проходит по каналу 300а1 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве теплопоглотителя. Поэтому происходит отбор тепла из рабочей текучей среды при ее прохождении через первый теплообменник 302а.In the example of FIG. 15, after being discharged from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды в первом теплообменнике 302а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 15 рабочая текучая среда проходит по каналу 300а2 и поступает в подкамеру 134b1 ротора через третье окно 116а, где ее давление ограничивают, и происходит дозированная подача рабочей текучей среды в канал 304а через четвертое окно 116b.In the example of FIG. 15, the working fluid passes through the channel 300a2 and enters the rotor subchamber 134b1 through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеру 134b1 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b2 через четвертое окно 116b.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchamber 134b1, the working fluid is discharged from the subchamber 134b2 through the
По мере продолжения вращения ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b1 через четвертое окно 116b, и большее количество рабочей текучей среды через третье окно 116а поступает в подкамеру 134b2, где происходит ее расширение.As the
Во всех примерах последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах 134b1, 134b2 ротора создает усилие, под действием которого (по меньшей мере, частично) происходит поворачивание ротора вокруг его второй оси вращения и вращение ротора вокруг его первой оси вращения. Данное усилие является дополнительным к усилию, создаваемому мотором 308.In all examples, the successive expansion of the working fluid in the rotor subchambers 134b1, 134b2 creates a force that (at least partially) rotates the rotor about its second axis of rotation and rotates the rotor about its first axis of rotation. This force is in addition to the force generated by the 308 motor.
Этап 4Stage 4
В примере на Фиг. 15 рабочая текучая среда далее проходит от второй камеры 134b по каналу 304а1 и поступает во второй теплообменник 306а, в данном примере выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 15, the working fluid then flows from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды во втором теплообменнике 306а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает второй теплообменник 306а и проходит по каналу 304а2, перед тем, как поступить в первую камеру 134а для запуска нового цикла.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source and then leaves the
ПРИМЕР 2 - СДВОЕННАЯ УСТАНОВКА, ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ НАСОСEXAMPLE 2 - DUAL UNIT, CLOSED CIRCUIT, HEAT PUMP
Фиг. 16 иллюстрирует другой пример теплового насоса с замкнутым контуром, например, холодильной установки. Данный пример содержит множество признаков, общих или эквивалентных признакам примера на Фиг. 15, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 16 illustrates another example of a closed loop heat pump such as a refrigeration plant. This example contains many features that are common or equivalent to those of the example in FIG. 15, whereby the same reference numbers are used.
Устройство 200 содержит первую проточную часть 111, которая, как и в примере на Фиг. 15, может быть выполнена с возможностью функционирования в качестве компрессора или насоса вытеснения. Первая проточная часть 111 содержит первое окно 114а и второе окно 114b, выполненные с возможностью функционирования в качестве входов/выходов потока.The
Она также содержит вторую проточную часть 115, которая, как и в примере на Фиг. 15, может быть выполнена с возможностью функционирования в качестве дозировочной части или расширительной части. Вторая проточная часть 115 содержит третье окно 116а и четвертое окно 116b, выполненные с возможностью функционирования в качестве входов/выходов потока.It also contains a
Устройство 200 содержит первую вальную часть 118, образующую первую ось 130 вращения и выполненную с возможностью вращения вокруг нее. Первая техническая ось 120 образует вторую ось 132 вращения, при этом первая вальная часть 118 проходит через первую техническую ось 120. Вторая ось 132 вращения по существу перпендикулярна первой оси 130 вращения. Первый поршневой элемент 122а расположен на первой вальной части 118, при этом первый поршневой элемент 122а проходит от первой технической оси 120 в сторону дальнего конца первой вальной части 118. Первый ротор 119 несет на себе первая техническая ось 120. Первый ротор 119 содержит первую камеру 134а, при этом первый поршневой элемент 122а проходит через первую камеру 134а. Первый вытеснительный выход 113а и первый вытеснительный вход 114а связаны по потоку с первой камерой 134а.The
Первая вальная часть 118, первая техническая ось 120 и первый поршневой элемент (элементы) 122а могут быть неподвижны относительно друг друга.The
Первый ротор 119 также содержит вторую камеру 134b. Первый поршневой элемент 122а проходит от одной стороны первой технической оси 120 вдоль первой вальной части 118 через первую камеру 134а с образованием подкамер 134а1, 134а2, а второй поршневой элемент 122b проходит от другой стороны первой технической оси 120 вдоль первой вальной части 118, через вторую камеру 134b с образованием подкамер 134b1, 134b2. Поэтому данная конфигурация обеспечивает возможность поворотного движения первого ротора 119 относительно второго поршневого элемента 122b при вращении первого ротора 119 вокруг первой оси 130 вращения.The
Таким образом, как раскрыто на примерах на Фиг. 1-14, первый ротор 119 и первая техническая ось 120 выполнены с возможностью вращения с первой вальной частью 118 вокруг первой оси 130 вращения, при этом первый ротор 119 выполнен с возможностью поворота относительно технической оси 120 вокруг второй оси 132 вращения для обеспечения возможности поворотного движения первого ротора 119 относительно второго поршневого элемента 122b при вращении первого ротора 119 вокруг первой оси 130 вращения.Thus, as disclosed in the examples in FIG. 1-14, the
Устройство 200 дополнительно содержит вторую вальную часть 218, выполненную с возможностью вращения вокруг первой оси 130 вращения и соединенную с первой вальной частью 118 с возможностью вращения первой вальной части 118 вместе со второй вальной частью 218 вокруг первой оси 130 вращения.The
Вторая техническая ось 220 образует третью ось 232 вращения, при этом вторая вальная часть 218 проходит через вторую техническую ось 220. Третья ось 232 вращения по существу перпендикулярна первой оси 130 вращения и параллельна второй оси 132 вращения первого ротора, поэтому она проходила бы за пределы/внутрь листа, как показано на Фиг. 16.The second
Второй ротор 219 несет на себе вторая техническая ось 220. Первая вальная часть 118 непосредственно соединена со второй вальной частью 218, в результате чего первый ротор 119 и второй ротор выполнены с возможностью вращения только с одинаковой частотой. Второй кожух 212 (аналогично кожуху 12) окружает второй ротор 219.The
Как и первый ротор 119, второй ротор 219 содержит первую камеру 234а и вторую камеру 234b. Второй поршневой элемент 222b расположен на второй вальной части 218, при этом второй поршневой элемент 222b проходит от второй технической оси 220 через вторую камеру 234b в сторону дальнего конца второй вальной части 218 с образованием подкамер 234b1, 234b2.Like the
Второй поршневой элемент 222b проходит от одной стороны второй технической оси 220 вдоль второй вальной части 218. Первый поршневой элемент второго ротора 222а проходит от другой стороны второй технической оси 220 вдоль второй вальной части 218, через первую камеру 234а с образованием подкамер 234а1, 234а2. Таким образом, как раскрыто на примерах на Фиг. 1-14, данная конфигурация выполнена для обеспечения возможности поворотного движения второго ротора 219 относительно первого и второго поршневых элементов 222а, 222b при вращении второго ротора 219 вокруг первой оси 130 вращения.The
Вторая вальная часть 218, вторая техническая ось 220 и второй поршневой элемент (элементы) 222b могут быть неподвижны относительно друг друга.The
В данном примере третье окно 116а и четвертое окно 116b связаны по потоку со второй камерой 234b, при этом третье окно 116а и четвертое окно 116b расположены в стенке кожуха 212 второго ротора.In this example, the
Таким образом, второй ротор 219 и вторая техническая ось 220 выполнены с возможностью вращения со второй вальной частью 218 вокруг первой оси 130 вращения, при этом второй ротор 219 выполнен с возможностью поворота относительно второй технической оси 220 вокруг третьей оси вращения 232 для обеспечения возможности поворотного движения второго ротора 219 относительно первого и второго поршневых элементов 222а, 222b при вращении второго ротора 219 вокруг первой оси 130 вращения.Thus, the
Второе окно 114b первого ротора 119 связано по текучей среде с третьим окном 116а второго ротора 219 через первый канал 300а, содержащий первый теплообменник 302а. Как и в примере на Фиг. 15, первый теплообменник 302а выполнен с возможностью отбора тепловой энергии из проходящей через него рабочей текучей среды (т.е. является теплопоглотителем). Первый участок 300а1 канала 300а соединяет второе окно 114b с первым теплообменником 302а, а второй участок 300а2 канала 300а соединяет первый теплообменник 302а с третьим окном 116а.The
Вторая камера 134b первого ротора связана по потоку с пятым окном 114 с и шестым окном 114d в стенке первого кожуха 112, за счет чего данная конфигурация обеспечивает возможность прохождения текучей среды от пятого окна 114 с к шестому окну 114d через вторую камеру 134b первого ротора.The
Первая камера 234а второго ротора связана по потоку с седьмым окном 116с и восьмым окном 116d в стенке второго кожуха 212, за счет чего данная конфигурация обеспечивает возможность прохождения текучей среды от седьмого окна 116с к восьмому окну 116d через первую камеру 234а второго ротора.The
Шестое окно 114d первого ротора 119 связано по текучей среде с седьмым окном 116с второго ротора 219 через второй канал 300b, включающий в себя (т.е. проходящий через) первый теплообменник 302а. Первый участок 300b1 канала 300b5 соединяет шестое окно 114d с первым теплообменником 302а, а второй участок 300b2 канала 300b соединяет первый теплообменник 302а с седьмым окном 116с.The
Четвертое окно 116b второго ротора 219 связано по текучей среде с первым окном 114а первого ротора 119 через второй канал 304а, включающий в себя второй теплообменник 306а. Как и в примере на Фиг. 15, второй теплообменник 306а выполнен с возможностью передачи тепловой энергии проходящей через него рабочей текучей среде (т.е. является источником тепла). Первый участок 304а1 канала 304а соединяет четвертое окно 116b со вторым теплообменником 306а, а второй участок 304а2 канала 300а соединяет второй теплообменник 306а с первым окном 114а.The
Восьмое окно 116d второго ротора 219 связано по текучей среде с пятым окном 114 с первого ротора через второй канал 304b, включающий в себя (т.е. проходящий через) второй теплообменник 306а. Первый участок 304b1 канала 304b соединяет восьмое окно 116d со вторым теплообменником 306а, а второй участок 304b2 канала 304b соединяет второй теплообменник 306а с пятым окном 114с.The
Таким образом, данный пример содержит два контура текучей среды (например, между первой камерой 134а первого ротора и второй камерой 234b второго ротора, а также между второй камерой 134b первого ротора и первой камерой 234а второго ротора), которые могут быть изолированы друг от друга по текучей среде. Рабочая текучая среда может быть той же, что и в примере на Фиг. 15.Thus, this example comprises two fluid circuits (e.g., between the
В данном примере первый узел ротора 119 (т.е. камеры 134а, 134b первого ротора и первый и второй поршневые элементы 122а, 122b первого ротора) и первый кожух 112 образуют первую проточную часть 111, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве компрессора или насоса вытеснения. Таким образом, первая проточная часть 111 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от первого окна 114а ко второму окну 114b через первую камеру 134а первого ротора и прохождения текучей среды от пятого окна 114с к шестому окну 114d через вторую камеру 134b первого ротора.In this example, the first rotor assembly 119 (i.e., the
Узел ротора 219 (т.е. камеры 234а, 234b второго ротора и первый и второй поршневые элементы 222а, 222b второго ротора) и второй кожух 212 образуют вторую проточную часть 115, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве дозировочной части или расширительной части. Таким образом, вторая проточная часть 115 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от третьего окна 116а к четвертому окну 116b через вторую камеру 234b второго ротора и прохождения текучей среды от седьмого окна 116 с к восьмому окну 116d через первую камеру 234а второго ротора.The rotor assembly 219 (i.e., the
Как раскрыто на Фиг. 16, первая камера 134а и вторая камера 134b первого ротора 119 (т.е. первая проточная часть 111) имеют по существу равную объемную вместимость. Первая камера 234а и вторая камера 234b второго ротора 219 (т.е. вторая проточная часть 115) имеют по существу равную объемную вместимость. При этом объемная вместимость камер 134а, 134b первого ротора (первая проточная часть 111) может быть по существу равна объемной вместимости камер 234а, 234b второго ротора (вторая проточная часть 115), быть меньше или больше нее.As disclosed in FIG. 16, the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость камер 234а, 234b ротора второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости камер 134а, 134b ротора первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может составлять не более половины объемной вместимости первой проточной части 111.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой проточной части 111.Alternatively, in this example, the volumetric capacity of the
Как раскрыто на Фиг. 18, изображающей только роторы 119, 219, первый и второй поршневые элементы 122, 222 и валы 118, 218, разность в объемной вместимости можно обеспечить за счет выполнения камер 134а, 134b первого ротора более широкими, чем камеры 234а, 234b второго ротора, при этом первый и второй поршневые элементы 122а, 122b первого ротора, как следствие, будут шире, чем первый и второй поршневые элементы 222а, 222b второго ротора. Поэтому, несмотря на то, что первый и второй поршневые элементы 122, 222 могут совершать поворот на одинаковый угол, объем первых камер 134а, 134b будет больше, чем у вторых камер 234а, 234b, а рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b первого ротора будет больше рабочего объема первого и второго поршневых элементов 222а, 222b второго ротора.As disclosed in FIG. 18, showing only
Поскольку вал 118 первой проточной части 111 (первый ротор 119) и вал 218 первой проточной части 115 (второй ротор 219) соединены с возможностью совместного вращения, во вращение первый ротор 119 приводит и мотор 308, и расширение текучей среды в подкамерах 234а1, 234а2, 234b1, 234b2 второго ротора 219.Since the
В других примерах вал 118 первого ротора и вал 218 второго ротора выполнены цельными и проходят через оба ротора 119, 219. Работа устройства 200 будет раскрыта ниже. Этап 1In other examples, the
В примере на Фиг. 16 рабочая текучая среда поступает в подкамеры 134а1, 134b1 через первое окно 114а и пятое окно 114 с соответственно.In the example of FIG. 16, the working fluid enters the subchambers 134a1, 134b1 through the
Далее происходит перекачка рабочей текучей среды (например, сжатие) под действием соответствующих первого и второго поршневых элементов 122а, 122b, приводимых в действие мотором 308, в подкамерах 134а, 134b и ее выход через второе окно 114b и шестое окно 114d соответственно.Next, the working fluid is pumped (e.g., compressed) under the action of the respective first and
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеры 134а1, 134b1 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а2, 134b2 через второе окно 114b и шестое окно 114d соответственно.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchambers 134a1, 134b1, the working fluid is discharged from the subchambers 134a2, 134b2 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамер 134а1, 134b1 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеры 134а2, 134b2 через первое окно 114а и пятое окно 114 с соответственно.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchambers 134a1, 134b1, the working fluid is taken into the subchambers 134a2, 134b2 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 16, после выпуска из камеры 134а, 134b первого ротора, рабочая текучая среда проходит по каналам 300а1, 300b1 соответственно и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве теплопоглотителя. Поэтому происходит отбор тепла из рабочей текучей среды при ее прохождении через первый теплообменник 302а.In the example of FIG. 16, after discharging from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды в первом теплообменнике 302а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 16 рабочая текучая среда проходит по каналам 300а2, 300b2 и поступает в подкамеры 234b1, 234а1 второго ротора через третье окно 116а и седьмое окно 116 с соответственно, где ее давление ограничивают, и происходит дозированная подача рабочей текучей среды в каналы 304а1, 304b1 соответственно через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.In the example of FIG. 16, the working fluid passes through the channels 300a2, 300b2 and enters the subchambers 234b1, 234a1 of the second rotor through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеры 234b1, 234а1 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 234b2, 234а2 через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchambers 234b1, 234a1, the working fluid is discharged from the subchambers 234b2, 234a2 through the
При продолжении вращения второго ротора 219, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 234b1, 234а1 через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d, и большее количество рабочей текучей среды поступает в подкамеры 234b2, 234а2 через третье окно 116а и седьмое окно 116с.As the
Во всех примерах последовательная подача и поведение рабочей текучей среды в подкамерах ротора 234а1, 234а2, 234b1, 234b2 создает усилие, под действием которого (по меньшей мере, частично) происходит поворачивание второго ротора 219 вокруг его второй оси вращения 232 и вращение ротора вокруг его первой оси вращения. Данное усилие является дополнительным к усилию, создаваемому мотором 308.In all examples, the sequential supply and behavior of the working fluid in the rotor subchambers 234a1, 234a2, 234b1, 234b2 creates a force under which (at least partially) the
Этап 4Stage 4
В примере на Фиг. 16 рабочая текучая среда далее проходит от камер 234а, 234b второго ротора по каналам 304а2, 304b2 и поступает во второй теплообменник 306а, в данном примере выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 16, the working fluid then flows from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды во втором теплообменнике 306а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает второй теплообменник 306а и проходит по каналам 304а2, 304b2, перед тем, как поступить в камеры 134а, 134b первого ротора для запуска нового цикла.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source, and then leaves the
ПРИМЕР 3 - ОДНОАГРЕГАТНАЯ УСТАНОВКА, ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 3 - SINGLE UNIT, CLOSED CIRCUIT, THERMAL ENGINE
Фиг. 19 иллюстрирует пример теплового двигателя с замкнутым контуром (например, генератора сбора энергии) - устройство 400 согласно настоящему раскрытию, имеющего множество признаков, общих с примером на Фиг. 15 или потенциально физически идентичных или эквивалентных его признакам, в связи с чем использованы одинаковые номера позиций.FIG. 19 illustrates an example of a closed loop heat engine (eg, a power harvesting generator)
Пример на Фиг. 19 отличен от примера на Фиг. 15 в том, что, вместо мотора 308, устройство 408 отбора мощности соединено с первым валом 118 с возможностью приведения в действие им. Устройство 408 отбора мощности может быть выполнено в виде муфты редуктора для приведения в действие другого устройства, например, электрогенератора.The example in FIG. 19 is different from the example in FIG. 15 in that, instead of the
Кроме того, первый теплообменник 302а выполнен в качестве источника тепла (а не теплопоглотителя в Примере 1), а второй теплообменник 306а выполнен в качестве теплопоглотителя (а не источника тепла в Примере 1). Во всем остальном, Примеры на Фиг. 15, 19 конструктивно одинаковы.In addition, the
Иначе говоря, на практике, если бы теплопоглотитель и источник тепла оборудования, выполненного в качестве теплового насоса на Фиг. 15, поменяли бы один на другой, а мотор 308 на Фиг. 15 поменяли бы на генератор 408, в результате был бы получен тепловой двигатель на Фиг. 19.In other words, in practice, if the heat sink and heat source of the equipment configured as the heat pump in FIG. 15 would be exchanged for one another, and the
Иначе говоря, на практике, при наличии термодинамически обратимых источника тепла и теплопоглотителя, а также мотора 308, также выполненного с возможностью работы в качестве генератора 408, то схема могла бы быть термодинамически обратимой с возможностью функционирования в качестве теплового насоса 100, либо в обратном направлении в качестве теплового двигателя 400, в случаях применения, где это считалось бы преимуществом.In other words, in practice, in the presence of a thermodynamically reversible heat source and heat sink, as well as a
Как следствие, во время работы направление потока текучей среды через систему на Фиг. 19 и, следовательно, термодинамический процесс, обратны тем, что имеют место в системе на Фиг. 15.As a consequence, during operation, the direction of fluid flow through the system in FIG. 19 and, therefore, the thermodynamic process is the opposite of what occurs in the system of FIG. fifteen.
Таким образом, подкамеры 134а1, 134а2 (т.е. первая проточная часть 111) выполненные с возможностью функционирования в качестве камер вытеснения/сжатия в примере на Фиг. 15, выполнены с возможностью функционирования в качестве камер расширения в примере на Фиг. 19. Иначе говоря, в данном примере первая камера 134а и первый поршневой элемент 122а (т.е. первая проточная часть 111) выполнены с возможностью функционирования в качестве части расширения текучей среды.Thus, the subchambers 134a1, 134a2 (i.e., the first flow portion 111) are configured to function as displacement / compression chambers in the example of FIG. 15 are configured to function as expansion chambers in the example of FIG. 19. In other words, in this example, the
Кроме того, подкамеры 134b1, 134b2 (т.е. вторая проточная часть 115), выполненные с возможностью функционирования в качестве дозировочных/расширительных камер в примере на Фиг. 15, выполнены с возможностью функционирования в качестве вытеснительных/компрессорных/насосных камер в примере на Фиг. 19. Иначе говоря, в данном примере вторая камера 134b и второй поршневой элемент 122b (т.е. вторая проточная часть 115) могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве насоса вытеснения текучей среды или компрессора.In addition, the subchambers 134b1, 134b2 (i.e., the second flow portion 115) configured to function as metering / expansion chambers in the example of FIG. 15 are configured to function as displacement / compressor / pump chambers in the example of FIG. 19. In other words, in this example, the
Поэтому, поскольку расширительная часть (т.е. первая проточная часть 111) и вытеснительная часть (т.е. вторая проточная часть 115) являются двумя сторонами одного и того же ротора, во вращение ротор 119 приводит расширение рабочей текучей среды в первой камере 134а (т.е. в подкамерах 134а1, 134а2).Therefore, since the expansion portion (i.e., the first flow portion 111) and the displacement portion (i.e., the second flow portion 115) are two sides of the same rotor, the
Работа устройства 400 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 19 рабочая текучая среда проходит по каналу 300а1 и через второе окно 114b поступает в подкамеру 134а2 ротора, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 19, the working fluid flows through the channel 300a1 and through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеру 134а2 и ее расширением в ней, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а1 через первое окно 114а.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchamber 134a2 and its expansion in it, the working fluid is discharged from the subchamber 134a1 through the
По мере продолжения вращения ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 через первое окно 114а, и через второе окно 114b большее количество рабочей текучей среды поступает в подкамеру 134а1, где происходит ее расширение.As the
Во всех примерах последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах ротора 134а1, 134а2 создает усилие, под действием которого происходит поворачивание ротора вокруг его второй оси 132 вращения и вращение ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.In all examples, the sequential expansion of the working fluid in the rotor subchambers 134a1, 134a2 creates a force that pivots the rotor about its second axis of
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 19, после выпуска из первой камеры 134а ротора 119, рабочая текучая среда проходит по каналу 304а2 и поступает во второй теплообменник 306а, выполненный в качестве теплопоглотителя. Поэтому происходит отбор тепла из рабочей текучей среды при ее прохождении через второй теплообменник 306а.In the example of FIG. 19, after being discharged from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды во втором теплообменнике 306а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 19 рабочая текучая среда поступает в подкамеру 134b2 через четвертое окно 116b.In the example of FIG. 19, working fluid enters the sub-chamber 134b2 through the
Далее происходит вытеснение/перекачка рабочей текучей среды под действием второго поршневого элемента 122b, приводимого в действие расширением рабочей текучей среды в первой камере 134а, и ее выход через третье окно 116а.Next, the working fluid is displaced / pumped under the action of the
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеру 134b2 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b1 через третье окно 116а.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchamber 134b2, the working fluid is discharged from the subchamber 134b1 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамеры 134b2 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеру 134b1 через четвертое окно 116b.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchamber 134b2, the working fluid is taken into the subchamber 134b1 through the
Этап 4Stage 4
В примере на Фиг. 19 рабочая текучая среда далее проходит от второй камеры 134b по каналу 300а2 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 19, the working fluid then flows from the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналу 300а1, перед тем, как поступить в первую камеру 134а для запуска нового цикла.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source and then leaves the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды в первом теплообменнике 302а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
ПРИМЕР 4 - СДВОЕННАЯ УСТАНОВКА, ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 4 - DUAL UNIT, CLOSED CIRCUIT, THERMAL MOTOR
Фиг. 20 иллюстрирует второй пример теплового двигателя с замкнутым контуром (например, силовой установки) - устройства 500 согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих с примером на Фиг. 16 или эквивалентных его признакам, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 20 illustrates a second example of a closed-loop heat engine (eg, a power plant),
Пример на Фиг. 20 отличен от примера на Фиг. 16 в том, что, вместо мотора 308, устройство 408 отбора мощности соединено с первым валом 118 с возможностью приведения в действие посредством него. Устройство 408 отбора мощности может быть выполнено в виде муфты редуктора для приведения в действие другого устройства, например, электрогенератора.The example in FIG. 20 is different from the example in FIG. 16 in that, instead of the
Кроме того, первый теплообменник 302а выполнен в качестве источника тепла (а не теплопоглотителя в Примере 2), а второй теплообменник 306а выполнен в качестве теплопоглотителя (а не источника тепла в Примере 2). Во всем остальном, примеры на Фиг. 16, 20 конструктивно одинаковы.In addition, the
Иначе говоря, на практике, если бы теплопоглотитель и источник тепла оборудования, выполненного в качестве теплового насоса на Фиг. 16, поменяли бы один на другой, а мотор 308 примера на Фиг. 16 поменяли бы на генератор 408, в результате был бы получен тепловой двигатель на Фиг. 20.In other words, in practice, if the heat sink and heat source of the equipment configured as the heat pump in FIG. 16 would be swapped for one another, and the
Как следствие, во время работы, направление потока текучей среды через систему на Фиг. 20 и, следовательно, термодинамический процесс, обратны тем, что имеют место в системе на Фиг. 16.As a consequence, during operation, the direction of fluid flow through the system in FIG. 20 and, therefore, the thermodynamic process is the opposite of what occurs in the system of FIG. sixteen.
Поэтому подкамеры 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 первого ротора (т.е. первая проточная часть 111), выполненные с возможностью функционирования в качестве камер вытеснения/сжатия в примере на Фиг. 16, выполнены с возможностью функционирования в качестве камер расширения в примере на Фиг. 20. Иначе говоря, в данном примере первая камера 134а первого ротора и первый поршневой элемент 122а, и вторая камера 134b первого ротора и второй поршневой элемент 122b (т.е. первая проточная часть 111) выполнены с возможностью функционирования в качестве части расширения текучей среды.Therefore, the first rotor subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 (i.e., the first flow portion 111) configured to function as displacement / compression chambers in the example of FIG. 16 are configured to function as expansion chambers in the example of FIG. 20. In other words, in this example, the
Кроме того, подкамеры 234а1, 234а2, 234b1, 234b2 (т.е. вторая проточная часть 115), выполненные с возможностью функционирования в качестве расширительных/дозировочных камер в примере на Фиг. 16, выполнены с возможностью функционирования в качестве вытеснительных/компрессорных/насосных камер в примере на Фиг. 20. Иначе говоря, в данном примере первая камера 234а второго ротора и первый поршневой элемент 222а, и вторая камера 234b второго ротора и второй поршневой элемент 222b (т.е. вторая проточная часть 115) могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве насоса вытеснения текучей среды или компрессора.In addition, subchambers 234a1, 234a2, 234b1, 234b2 (i.e., second flow portion 115) configured to function as expansion / metering chambers in the example of FIG. 16 are configured to function as displacement / compressor / pump chambers in the example of FIG. 20. In other words, in this example, the
Поскольку вал 118 первой проточной части 111 (первый ротор 119) и вал 218 второй проточной части 115 (второй ротор 219) соединены, их вращение происходит совместно.Since the
Поэтому поскольку вал 118 расширительной части (т.е. первой проточной части 111) и вал 218 вытеснительной части (т.е. второй проточной части 115) соединены с возможностью совместного вращения, во вращение второй ротор 219 приводит расширение рабочей текучей среды в камере 134а,b первого ротора (т.е. в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2).Therefore, since the
Аналогично Примеру 2 на Фиг. 16, первая камера 134а и вторая камера 134b первого ротора 119 (т.е. первая проточная часть 111) имеют по существу равную объемную вместимость. Первая камера 234а и вторая камера 234b второго ротора 219 (т.е. вторая проточная часть 115) имеют по существу равную объемную вместимость. При этом объемная вместимость камер 134а, 134b первого ротора (первой проточной части 111) может быть по существу равна объемной вместимости камер 234а, 234b второго ротора (второй проточной части 115), быть меньше или больше нее.Similar to Example 2 in FIG. 16, the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость камер 234а, 234b ротора второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости камер 134а, 134b ротора первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может составлять не более половины объемной вместимости первой проточной части 111.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой проточной части 111.Alternatively, in this example, the volumetric capacity of the
Как раскрыто на Фиг. 18, изображающей только роторы 119, 219, первый и второй поршневые элементы 122, 222 и валы 118, 218, разность в объемной вместимости можно обеспечить за счет выполнения камер 134а, 134b первого ротора более широкими, чем камеры 234а, 234b второго ротора, при этом первый и второй поршневые элементы 122а, 122b первого ротора, как следствие, будут шире, чем первый и второй поршневые элементы 222а, 222b второго ротора. Поэтому, несмотря на то, что первый и второй поршневые элементы 122, 222 могут совершать поворот на одинаковый угол, объем первых камер 134а, 134b будет больше, чем у вторых камер 234а, 234b, а рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b первого ротора будет больше рабочего объема первого и второго поршневых элементов 222а, 222b второго ротора.As disclosed in FIG. 18, showing only
Работа устройства 500 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 20 рабочая текучая среда проходит по каналам 300а1, 300b1 и поступает через второе окно 114b и шестое окно 114d соответственно в подкамеры 134а2, 134b2 соответственно первого ротора 119, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 20, the working fluid flows through the channels 300a1, 300b1 and flows through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеры 134а2, 134b2 и ее расширением в них, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры первого ротора 134а1, 134а2 через первое окно 114а и пятое окно 114с соответственно.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchambers 134a2, 134b2 and its expansion in them, the working fluid is discharged from the subchamber of the first rotor 134a1, 134a2 through the
По мере продолжения вращения первого ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а2, 134b2 через первое окно 114а и пятое окно 114с соответственно, и большее количество рабочей текучей среды поступает через второе окно 114b и шестое окно 114d в подкамеры 134а1, 134а2, где происходит ее расширение.As the rotation of the
Во всех примерах последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 ротора создает усилие, под действием которого происходит поворачивание первого ротора вокруг его второй оси 132 вращения и вращение первого ротора 119 вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.In all examples, the sequential expansion of the working fluid in the rotor subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 creates a force that pivots the first rotor about its second axis of
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 20, после выпуска из первых камер 134а, 134b первого ротора 119, рабочая текучая среда проходит по каналам 304а2, 304b2 соответственно и поступает во второй теплообменник 306а, выполненный в качестве теплопоглотителя. Поэтому происходит отбор тепла из рабочей текучей среды при ее прохождении через второй теплообменник 306а.In the example of FIG. 20, after being discharged from the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды во втором теплообменнике 306а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 20 рабочая текучая среда поступает в подкамеры 234b2, 234а2 второго ротора через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.In the example of FIG. 20, the working fluid enters the subchambers 234b2, 234a2 of the second rotor through the
Далее происходит вытеснение/перекачка рабочей текучей среды под действием первого и второго поршневых элементов 222а, 222b второго ротора, приводимого в действие расширением рабочей текучей среды в камерах 134а, 134b первого ротора, и ее выход через третье окно 116а и седьмое окно 116 соответственно.Next, the working fluid is displaced / pumped under the action of the first and
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеры 234b2, 234а2 второго ротора происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 234b1, 234а1 второго ротора через третье окно 116а и седьмое окно 116с соответственно.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchambers 234b2, 234a2 of the second rotor, the working fluid is discharged from the subchambers 234b1, 234a1 of the second rotor through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамер 234b2, 234а2 второго ротора происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеры 234b1, 234а1 второго ротора через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchambers 234b2, 234a2 of the second rotor, the working fluid is taken into the subchambers 234b1, 234a1 of the second rotor through the
Этап 4Stage 4
В примере на Фиг. 20 рабочая текучая среда далее проходит от вторых камер 234b, 234а второго ротора по каналам 300а2, 300b2 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 20, the working fluid then flows from the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналам 300а1, 300b1, перед тем, как поступить в первые камеры 134а, 134b первого ротора для запуска нового цикла.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source and then leaves the
В зависимости от характера рабочей текучей среды, возможен фазовый переход рабочей текучей среды в первом теплообменнике 302а.Depending on the nature of the working fluid, a phase transition of the working fluid is possible in the
ПРИМЕР 5 - ОДНОАГРЕГАТНАЯ УСТАНОВКА, ОТКРЫТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 5 - SINGLE UNIT, OPEN CIRCUIT, THERMAL ENGINE
Фиг. 21 иллюстрирует первый пример силовой установки с открытым контуром (теплового двигателя) - устройства 600 согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих с примером на Фиг. 19 или эквивалентных его признакам, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 21 illustrates a first example of an open loop power plant (heat engine)
Пример на Фиг. 21 отличен от примера на Фиг. 19 в следующем.The example in FIG. 21 is different from the example in FIG. 19 next.
Система представляет собой открытый контур, без связи между первым окном 114а и четвертым окном 116b. Иначе говоря, второй канал 304а и второй теплообменник 306а отсутствуют, в связи с чем первое окно 114а и четвертое окно 116b изолированы друг от друга.The system is an open loop, with no communication between the
Четвертое окно 116b может быть связано по текучей среде с источником воздуха, например, сообщено с атмосферой. Поэтому в данном примере рабочая текучая среда может включать в себя воздух.The
Первый теплообменник 302а может включать в себя любой подходящий источник тепла (например, солнечную теплоту, отработавшие или дымовые газы из другого процесса или пар) или быть термически связан с ним. В качестве альтернативы, первый теплообменник 302а может включать в себя камеру 602 сгорания, выполненную с возможностью непрерывного горения. Например, камера сгорания может включать в себя горелку, питаемую топливом для выработки тепла. Процесс горения может представлять собой процесс непрерывного горения.The
Поэтому, как и в Примере 3 на Фиг. 19, первый теплообменник 302а представляет собой источник тепла, выполненный с возможностью передачи тепловой энергии проходящей через него текучей среде.Therefore, as in Example 3 in FIG. 19, the
Объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть по существу равна объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора, быть меньше или больше нее.The volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Например, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может составлять не более половины объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.For example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.Alternatively, the volumetric capacity of the
В данном примере это обеспечивает некоторую степень расширения в пределах одного устройства (например, раскрытого на Фиг. 17).In this example, this provides some degree of expansion within a single device (eg, disclosed in FIG. 17).
Это можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора по ширине отличной от второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а отлична от ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а, 134b и рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b будут отличны друг от друга.This can be achieved by making the
Как раскрыто на Фиг. 17, изображающей только роторный узел 116, отличные друг от друга объемы можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора шире второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, первый поршневой элемент 122а шире второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а будет больше объема камеры 134b и, таким образом, рабочий объем первого поршневого элемента 122а будет больше, чем у второго поршневого элемента 122b.As disclosed in FIG. 17 showing only the rotor assembly 116, different volumes can be achieved by making the
Работа устройства 600 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 21 рабочая текучая среда (например, воздух) поступает в подкамеру 134b2 через четвертое окно 116b.In the example of FIG. 21, working fluid (eg, air) enters the sub-chamber 134b2 through the
Далее происходит вытеснение/сжатие/дозирование рабочей текучей среды под действием второго поршневого элемента 122b, приводимого в действие расширением рабочей текучей среды в первой камере 134а (как раскрыто ниже на Этапе 3), и ее выход через третье окно 116а.Next, the working fluid is displaced / compressed / dispensed under the action of the
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеру 134b2, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b1 через третье окно 116а.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchamber 134b2, the working fluid is discharged from the subchamber 134b1 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамеры 134b2, происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеру 134b1 через четвертое окно 116b.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchamber 134b2, the working fluid is withdrawn into the subchamber 134b1 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 21 рабочая текучая среда далее проходит от второй камеры 134b по каналу 300а2 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 21, the working fluid then flows from the
Может происходить смешивание рабочей текучей среды с топливом в топочной камере 603 для ее частичного сжигания и частичного нагрева с повышением давления, после чего она поступает во второе окно 114b расширительной части, в данном примере являющуюся первой проточной частью 111.The working fluid can be mixed with fuel in the combustion chamber 603 for partial combustion and partial heating with increasing pressure, after which it enters the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналу 300а1, перед тем, как поступить в первую камеру 134а.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source and then leaves the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 21 рабочая текучая среда проходит по каналу 300а1 и через второе окно 114b поступает в подкамеру 134а2 ротора, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 21, the working fluid flows through the channel 300a1 and through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеру 134а2 и ее расширением в ней, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а1 через первое окно 114а.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchamber 134a2 and its expansion in it, the working fluid is discharged from the subchamber 134a1 through the
По мере продолжения вращения ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 через первое окно 114а, и большее количество рабочей текучей среды через второе окно 114b поступает в подкамеру 134а1, где происходит ее расширение.As the
Таким образом, происходит последовательное расширение отработавшего газа в подкамерах 134а1, 134а2 первой камеры 134а (в связи с чем падает давление газа и возрастает его объем), в результате чего газ воздействует на первый поршневой элемент 122а для принудительного перемещения первого поршневого элемента 122а через камеру 134а (функционирующую как расширительная камера), тем самым перемещая второй поршневой элемент 122b по второй камере 134b для отбора и сжатия очередной порции воздуха, чтобы снова запустить процесс.Thus, there is a sequential expansion of the exhaust gas in the subchambers 134a1, 134a2 of the
Таким образом, последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах ротора 134а1, 134а2 создает усилие, под действием которого происходит поворачивание ротора вокруг его второй оси 132 вращения и вращение ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.Thus, the successive expansion of the working fluid in the subchambers of the rotor 134a1, 134a2 creates a force under which the rotor rotates about its second axis of
ПРИМЕР 6 - СДВОЕННАЯ УСТАНОВКА, ОТКРЫТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 6 - DUAL UNIT, OPEN CIRCUIT, THERMAL MOTOR
Фиг. 22 иллюстрирует второй пример силовой установки с открытым контуром (теплового двигателя) - устройства 700 согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих или эквивалентных признакам примера на Фиг. 20, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 22 illustrates a second example of an open loop power plant (heat engine)
Пример на Фиг. 22 отличен от примера на Фиг. 20 в следующем.The example in FIG. 22 is different from the example in FIG. 20 next.
Система представляет собой открытый контур, без связи между входами потока второго ротора (в данном примере ими являются четвертое окно 116b и восьмое окно 116d) и выходами потока первого ротора (в данном примере ими являются первое окно 114с и пятое окно 114с) соответственно. Иначе говоря, второй канал 304а и второй теплообменник 306а Примера 4 (Фиг. 20) отсутствуют в примере на Фиг. 22, в связи с чем четвертое окно 116b и первое окно 114а изолированы друг от друга, а восьмое окно 116d и пятое окно 114с изолированы друг от друга.The system is an open loop, with no connection between the second rotor flow inlets (in this example, the
Четвертое окно 116b и восьмое окно 116d могут быть связаны по текучей среде с источником воздуха, например, сообщены с атмосферой. Поэтому в данном примере рабочая текучая среда может включать в себя воздух.The
Как и в примере на Фиг. 20, первый теплообменник 302а может включать в себя любой подходящий источник тепла (например, солнечную теплоту, отработавшие или дымовые газы из другого процесса или пар) или быть термически связан с ним. В качестве альтернативы, как и в Примере 5 на Фиг. 21, первый теплообменник 302а может включать в себя камеру 602 сгорания, выполненную с возможностью непрерывного горения. Например, камера сгорания может включать в себя горелку, питаемую топливом для выработки тепла. Процесс горения может представлять собой процесс непрерывного горения. Поэтому, как и в примере на Фиг. 20, первый теплообменник 302а выполнен с возможностью передачи тепловой энергии проходящей через него текучей среде.As in the example in FIG. 20, the
Камера сгорания 602а, 602b может быть выполнена для каждого контура текучей среды. Камеры 602а, 602b могут быть изолированы друг от друга по текучей среде. Поэтому первая камера сгорания 602а может быть связана по текучей среде с каналом 300а, а вторая камера сгорания 602b может быть связана по текучей среде с каналом 300b. Топочные камеры 602а, 602b могут быть расположены в пределах одного блока 602 топочных камер.A combustion chamber 602a, 602b may be configured for each fluid circuit. Chambers 602a, 602b may be fluidly isolated from each other. Therefore, the first combustor 602a can be fluidly coupled to the bore 300a and the second combustor 602b can be fluidly coupled to the bore 300b. Combustion chambers 602a, 602b may be located within a single
Работа устройства 700 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 22 рабочая текучая среда (например, воздух) поступает в подкамеры 234b2, 234а2 второго ротора через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.In the example of FIG. 22, the working fluid (eg, air) enters the subchambers 234b2, 234a2 of the second rotor through the
Далее происходит вытеснение/сжатие/дозирование рабочей текучей среды под действием первого и второго поршневых элементов 222а, 222b второго ротора, приводимых в действие расширением рабочей текучей среды в первых камерах 134а, 134b первого ротора (как раскрыто ниже на Этапе 3), и ее выход через третье окно 116а и седьмое окно 116с соответственно.Next, the working fluid is displaced / compressed / dispensed under the action of the first and
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеры 234b2, 234а2 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 234b1, 234а1 через третье окно 116а и седьмое окно 116с соответственно.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchambers 234b2, 234a2, the working fluid is discharged from the subchambers 234b1, 234a1 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамер 234b2, 234b1, происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеры 234b1, 234а1 через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchambers 234b2, 234b1, the working fluid is taken into the subchambers 234b1, 234a1 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 22 рабочая текучая среда далее проходит от вторых камер 234b, 234а по каналам 300а2, 300b2 второго ротора и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве источника тепла.In the example of FIG. 22, the working fluid then flows from the
Может происходить смешивание рабочей текучей среды с топливом в топочной камере 603 для ее частичного сжигания и частичного нагрева с повышением давления, после чего она поступает во второе окно 114b и шестое окно 114d первого ротора 119 (т.е. первую проточную часть 111 или «расширительную» часть).The working fluid can be mixed with fuel in the combustion chamber 603 for its partial combustion and partial heating with increasing pressure, after which it enters the
Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла, а затем покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналам 300а1, 300b1, перед тем, как поступить в камеры 134а, 134b первого ротора.Thus, the working fluid absorbs heat from the heat source and then leaves the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 22 рабочая текучая среда проходит по каналам 300а1, 300b1 и поступает через второе окно 114b и шестое окно 114d в подкамеры 134а2, 134а2 первого ротора 119, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 22, the working fluid flows through the channels 300a1, 300b1 and flows through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеры 134а2, 134b2 и ее расширение в них, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а1, 134b1 через первое окно 114а и пятое окно 114 с соответственно.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchambers 134a2, 134b2 and its expansion in them, the working fluid is released from the subchambers 134a1, 134b1 through the
По мере продолжения вращения первого ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а2, 134b2 через первое окно 114а и пятое окно 114с, при этом большее количество рабочей текучей среды через второе окно 114b и шестое окно 114d поступает в подкамеры 134а1, 134b1, где происходит ее расширение.As the rotation of the
Таким образом, происходит последовательное расширение отработавшего газа в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 камер 134а, 134b первого ротора (в связи с чем падает давление газа и возрастает его объем), в результате чего газ воздействует на первый и второй поршневые элементы 122а, 122b первого ротора для принудительного перемещения первого поршневого элемента 122а через камеру 134а (функционирующую как расширительная камера) и для принудительного перемещения второго поршневого элемента 122b через камеру 134b (функционирующую как расширительная камера), то есть приведения первого и второго поршневых элементов 122а, 122b в движение по соответствующим камерам 134а, 134b для отбора очередной порции воздуха, чтобы снова запустить процесс.Thus, there is a sequential expansion of the exhaust gas in the subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 of the
Таким образом, последовательное расширение рабочей текучей среды подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 первого ротора создает усилие, под действием которого происходит поворачивание первого ротора 119 вокруг его второй оси 132 вращения и вращение первого ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.Thus, the sequential expansion of the working fluid in the subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 of the first rotor creates a force that pivots the
Поскольку вал 118 расширительной части (т.е. первой проточной части 111) и вал 218 вытеснительной части (т.е. второй проточной части 115) соединены с возможностью совместного вращения, во вращение второй ротор 219 приводит расширение рабочей текучей среды в камерах 134а,b первого ротора (т.е. в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2).Since the
ПРИМЕР 7 - ОДНОАГРЕГАТНАЯ УСТАНОВКА, ОТКРЫТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 7 - SINGLE UNIT, OPEN CIRCUIT, THERMAL ENGINE
Фиг. 23 иллюстрирует третий пример теплового двигателя с открытым контуром (силовой установки) - устройства 800 согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих или эквивалентных признакам примера на Фиг. 21, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 23 illustrates a third example of an open loop heat engine (power plant)
Пример на Фиг. 23 отличен от примера на Фиг. 21 в следующем.The example in FIG. 23 is different from the example in FIG. 21 next.
Четвертое окно 116b выполнено с возможностью связи по текучей среде с источником горячего газа, например, дымовых или отработавших газов. Поэтому в данном примере рабочая текучая среда может включать в себя источник горячего газа, например, дымовых или отработавших газов.The
Первый теплообменник 302а содержит камеру 810, выполненную с возможностью пропуска протока текучей среды между вытеснительной частью (в данном примере - второй проточной частью 115) и расширительной частью (в данном примере - первой проточной частью 111), и форсунку 812, выполненную с возможностью впрыска криогенной среды в камеру 810, в результате чего происходит передача тепловой энергии от текучей среды криогенным средам для повышения их давления. Таким образом, первый теплообменник 302а выполнен с возможностью отбора тепловой энергии из проходящей через него рабочей текучей среды, при котором давление криогенной среды возрастает, то есть выполнен в качестве теплопоглотителя.The
Криогенная текучая среда может представлять собой газ при нормальных атмосферных условиях, хранимый в сжатом или сжиженном состоянии, или в состоянии, при котором для возврата в газовую фазу нужен подвод тепла, например, жидкий азот или сжиженный воздух. В настоящем раскрытии выражение «криогенная текучая среда» означает любую среду, хранимую в низкотемпературном жидком состоянии или газообразном состоянии, при подводе тепла к которой произойдет ее расширение, возможно, агрессивное.The cryogenic fluid can be a gas under normal atmospheric conditions, stored in a compressed or liquefied state, or in a state in which heat must be supplied to return to the gas phase, such as liquid nitrogen or liquefied air. In the present disclosure, the expression "cryogenic fluid" means any medium stored in a low temperature liquid state or gaseous state, when heat is applied to which it will expand, possibly aggressive.
Объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть по существу равна объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора, быть меньше или больше нее.The volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Например, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может составлять не более половины объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.For example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.Alternatively, the volumetric capacity of the
В данном примере это обеспечивает некоторую степень расширения в пределах одного устройства (например, раскрытого на Фиг. 17).In this example, this provides some degree of expansion within a single device (eg, disclosed in FIG. 17).
Это можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора по ширине отличной от второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а отлична от ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а, 134b и рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b будут отличны друг от друга.This can be achieved by making the
Как раскрыто на Фиг. 17, изображающей только роторный узел 116, отличные друг от друга объемы можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а первого ротора шире второй камеры 134b первого ротора, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а больше ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а будет больше объема камеры 134b и, таким образом, рабочий объем первого поршневого элемента 122а будет больше, чем у второго поршневого элемента 122b.As disclosed in FIG. 17, showing only the rotor assembly 116, different volumes can be achieved by making the
Работа устройства 800 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 23 рабочая текучая среда поступает в подкамеру 134b2 через четвертое окно 116b.In the example of FIG. 23, the working fluid enters the sub-chamber 134b2 through the
Далее происходит вытеснение/дозирование рабочей текучей среды под действием второго поршневого элемента 122b, приводимого в действие расширением рабочей текучей среды в первой камере 134а (как раскрыто ниже), и ее выход через третье окно 116а.Next, the working fluid is displaced / metered by the
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеру 134b2 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b1 через третье окно 116а.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchamber 134b2, the working fluid is discharged from the subchamber 134b1 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамеры 134b2 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеру 134b1 через четвертое окно 116b.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchamber 134b2, the working fluid is taken into the subchamber 134b1 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 23 рабочая текучая среда далее проходит от второй камеры 134b по каналу 300а2 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве теплопоглотителя.In the example of FIG. 23, the working fluid then flows from the
В камере 810 может происходить смешивание горячего газа с криогенной средой с передачей тепла криогенной среде, в результате чего возрастает ее давление, после чего она поступает во второе окно 114b расширительной части (в данном примере - первой проточной части 111).In the
Таким образом, происходит смешивание криогенной среды с рабочей текучей средой и поглощение первой тепла от последней, после чего криогенная среда покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналу 300а1, перед тем, как поступить в первую камеру 134а.Thus, the cryogenic medium is mixed with the working fluid and the first heat is absorbed from the latter, after which the cryogenic medium leaves the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 23 рабочая текучая среда проходит по каналу 300а1 и поступает в подкамеру 134а2 ротора через второе окно 114b, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 23, the working fluid passes through the channel 300a1 and enters the rotor subchamber 134a2 through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеру 134а2 и ее расширением в ней, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а1 через первое окно 114а.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchamber 134a2 and its expansion in it, the working fluid is discharged from the subchamber 134a1 through the
По мере продолжения вращения ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 через первое окно 114а, при этом через второе окно 114b большее количество рабочей текучей среды поступает в подкамеру 134а1, где происходит ее расширение.As the
Таким образом, происходит последовательное расширение смеси отработавшего газа и криогенной среды в подкамерах 134а1, 134а2 первой камеры 134а (в связи с чем падает давление газа и возрастает его объем), в результате чего газ воздействует на первый поршневой элемент 122а для принудительного перемещения первого поршневого элемента 122а через камеру 134а (функционирующую как расширительная камера), тем самым перемещая второй поршневой элемент 122b по второй камере 134а для отбора и сжатия/вытеснения очередной порции рабочей текучей среды, чтобы снова запустить процесс.Thus, there is a sequential expansion of the mixture of exhaust gas and cryogenic medium in the subchambers 134a1, 134a2 of the
Таким образом, последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах ротора 134а1, 134а2 создает усилие, под действием которого происходит поворачивание ротора вокруг его второй оси 132 вращения и вращение ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.Thus, the sequential expansion of the working fluid in the subchambers of the rotor 134a1, 134a2 creates a force under which the rotor rotates about its second axis of
ПРИМЕР 8 - СДВОЕННАЯ УСТАНОВКА, ОТКРЫТЫЙ КОНТУР, ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬEXAMPLE 8 - DUAL UNIT, OPEN CIRCUIT, THERMAL MOTOR
Фиг. 24 иллюстрирует четвертый пример теплового двигателя с открытым контуром - силовой установки, т.е. устройства 900 согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих или эквивалентных признакам примера на Фиг. 22, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 24 illustrates a fourth example of an open loop heat engine power plant, i.
Пример на Фиг. 24 отличен от примера на Фиг. 22 в том, что входы потока второго ротора (в данном примере ими являются четвертое окно 116b и восьмое окно 116d) выполнены с возможностью связи по текучей среде с источником горячего газа, например, дымовых или отработавших газов.The example in FIG. 24 is different from the example in FIG. 22 in that the flow inlets of the second rotor (in this example they are the
Поэтому в данном примере рабочая текучая среда может включать в себя источник горячего газа, например, дымовых или отработавших газов.Therefore, in this example, the working fluid may include a source of hot gas, such as flue or exhaust gases.
Как и в Примерах 2, 4, 6, первая камера 134а и вторая камера 134b первого ротора 119 (т.е. первая проточная часть 111) имеют по существу равную объемную вместимость (т.е. одинаковый объем). Первая камера 234а и вторая камера 234b второго ротора 219 (т.е. вторая проточная часть 115) имеют по существу равную объемную вместимость (т.е. одинаковый объем). При этом объемная вместимость (т.е. объем) камер 134а, 134b первого ротора (первой проточной части 111) может быть по существу равна объемной вместимости (т.е. объему) камер 234а, 234b второго ротора (второй проточной части 115), быть меньше или больше нее.As in Examples 2, 4, 6, the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость (т.е. объем) камер 234а, 234b ротора второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости (т.е. объему) камер 134а, 134b ротора первой проточной части 111, быть меньше или больше нее.In other words, in this example, the volumetric capacity (i.e., the volume) of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может составлять не более половины объемной вместимости первой проточной части 111.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой проточной части 111.Alternatively, in this example, the volumetric capacity of the
Кроме того, как и в примере на Фиг. 23, первый теплообменник 302а содержит камеру 810, выполненную с возможностью пропуска протока текучей среды между вытеснительной частью (в данном примере - вторым ротором 219, т.е. второй проточной частью 115) и расширительной частью (в данном примере -первым ротором 119, т.е. первой проточной частью 111), и форсунку 812, выполненную с возможностью впрыска криогенной среды в камеру 810, в результате чего происходит передача тепловой энергии от текучей среды криогенной среде для повышения ее давления. Таким образом, первый теплообменник 302а выполнен с возможностью отбора тепловой энергии из проходящей через него рабочей текучей среды, при котором давление криогенной среды возрастает, то есть выполнен в качестве теплопоглотителя.In addition, as in the example in FIG. 23, the
Для каждого контура текучей среды может быть создана смесительная камера 810а, 810b и форсунка 812. Камеры 810а, 810b могут быть изолированы друг от друга по текучей среде. То есть может быть создана первая криогенная камера 810а, связанная по текучей среде с каналом 300а, и вторая криогенная камера 810b, связанная по текучей среде с каналом 300b. Смесительные камеры 810а, 801b могут быть расположены в пределах одного блока 810 смесительных камер.A mixing chamber 810a, 810b and a
Работа устройства 900 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 23 рабочая текучая среда поступает в подкамеры 234b2, 234а2 второго ротора через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.In the example of FIG. 23, the working fluid enters the subchambers 234b2, 234a2 of the second rotor through the
Далее происходит вытеснение/сжатие/дозирование рабочей текучей среды под действием первого и второго поршневых элементов 222а, 222b второго ротора, приводимых в действие расширением рабочей текучей среды в первых камерах 134а, 134b первого ротора (как раскрыто ниже на Этапе 3), и ее выход через третье окно 116а и седьмое окно 116с соответственно.Next, the working fluid is displaced / compressed / dispensed under the action of the first and
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеры 234b2, 234а2 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 234b1, 234а1 через третье окно 116а и седьмое окно 116 с соответственно.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchambers 234b2, 234a2, the working fluid is discharged from the subchambers 234b1, 234a1 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамер 234b2, 234b1 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеры 234b1, 234а1 через четвертое окно 116b и восьмое окно 116d соответственно.Simultaneously with the release of the working fluid from the subchambers 234b2, 234b1, the working fluid is taken into the subchambers 234b1, 234a1 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 24 рабочая текучая среда далее проходит от вторых камер 234b, 234а второго ротора по каналам 300а2, 300b2 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве теплопоглотителя.In the example of FIG. 24, the working fluid then flows from the
В смесительной камере 810 может происходить смешивание горячего газа с криогенной средой с передачей тепла криогенной среде, в результате чего возрастает ее давление, после чего она поступает во второе окно 114b и шестое окно 114d первого ротора 119 (т.е. первую проточную часть 111 или «расширительную часть»).Mixing
Таким образом, происходит смешивание криогенной среды с рабочей текучей средой и поглощение первой тепла от последней, после чего криогенная среда покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналам 300а1, 300b1, перед тем, как поступить в камеры 134а, 134b первого ротора.Thus, the cryogenic medium is mixed with the working fluid and the first heat is absorbed from the latter, after which the cryogenic medium leaves the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 24 рабочая текучая среда проходит по каналам 300а1, 300b1 и через второе окно 114b и шестое окно 114d поступает в подкамеры 134а2, 134а2 первого ротора 119, где происходит ее расширение.In the example of FIG. 24, the working fluid flows through the channels 300a1, 300b1 and through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеры 134а2, 134b2 и ее расширение в них, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а1, 134b1 через первое окно 114а и пятое окно 114с соответственно.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchambers 134a2, 134b2 and its expansion in them, the working fluid is discharged from the subchambers 134a1, 134b1 through the
По мере продолжения вращения первого ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамер 134а2, 134b2 через первое окно 114а и пятое окно 114с, при этом через второе окно 114b и шестое окно 114d поступает большее количество рабочей текучей среды в подкамеры 134а1, 134b1, где происходит ее расширение.As the rotation of the
Таким образом, происходит последовательное расширение отработавшего газа в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 камер 134а, 134b первого ротора (в связи с чем падает давление газа и возрастает его объем), в результате чего газ воздействует на первый и второй поршневые элементы 122а, 122b первого ротора для принудительного перемещения первого поршневого элемента 122а через камеру 134а (функционирующую как расширительная камера) и для принудительного перемещения второго поршневого элемента 122b через камеру 134b (функционирующую как расширительная камера), то есть приведения первого и второго поршневых элементов 122а, 122b в движение по соответствующим камерам 134а, 134b для отбора очередной порции воздуха, чтобы снова запустить процесс.Thus, there is a sequential expansion of the exhaust gas in the subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 of the
Таким образом, последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2 первого ротора создает усилие, под действием которого происходит поворачивание первого ротора 119 вокруг его второй оси 132 вращения и вращение первого ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Усилие, обусловленное вращением, приводит в действие генератор 408 через вал 118.Thus, the sequential expansion of the working fluid in the subchambers 134a1, 134a2, 134b1, 134b2 of the first rotor creates a force that pivots the
Поскольку вал 118 расширительной части (т.е. первой проточной части 111) и вал 218 вытеснительной части (т.е. второй проточной части 115) соединены с возможностью совместного вращения, во вращение второй ротор 219 приводит расширение рабочей текучей среды в камере 134а,b первого ротора (т.е. в подкамерах 134а1, 134а2, 134b1, 134b2).Since the
ПРИМЕРЫ ВАРИАНТОВ СДВОЕННЫХ УСТАНОВОКEXAMPLES OF DUAL UNIT OPTIONS
В альтернативных примерах сдвоенных установок (например, вариантах Примера 2 (Фиг. 16), Примера 4 (Фиг. 20), Примера 6 (Фиг. 22) и Примера 8 (Фиг. 24), первая камера 134а первого ротора может иметь объемную вместимость по существу меньше или по существу больше объемной вместимости второй камеры 134b первого ротора. Кроме того или в качестве альтернативы, вторая камера 234b второго ротора может иметь объемную вместимость по существу меньше или по существу больше объемной вместимости первой камеры 234а второго ротора.In alternative examples of twin installations (for example, the variants of Example 2 (Fig. 16), Example 4 (Fig. 20), Example 6 (Fig. 22) and Example 8 (Fig. 24), the
Например, объемная вместимость первой камеры 134а первого ротора может составлять не более половины или быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости второй камеры 134b первого ротора. Кроме того или в качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 234b второго ротора может составлять не более половины или быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой камеры 234а второго ротора.For example, the volumetric capacity of the
В таком примере создано многоступенчатое устройство или два контура рабочей текучей среды с разными степенями расширения в пределах одной и той же системы.In such an example, a multistage device or two loops of working fluid with different degrees of expansion are created within the same system.
Каналы 300а, 300b и каналы 304а, 304b проиллюстрированы в виде раздельных контуров. При этом канал 300а и канал 300b могут, по меньшей мере, частично, быть объединены с образование общего пути потока, проходящего через теплообменник 302. Аналогичным образом, канал 304а и канал 304b могут, по меньшей мере, частично, быть объединены с образование общего пути потока, проходящего через теплообменник 306. В качестве альтернативы, каналы 300а, 300b могут проходить через полностью отдельные теплообменные блоки 302 с разными или одинаковыми теплоемкостями. Аналогичным образом, в качестве альтернативы, каналы 304а, 304b могут проходить через полностью отдельные теплообменные блоки 306 с разными или одинаковыми теплоемкостями.Channels 300a, 300b and
В предыдущих примерах раскрыто, что ведущие валы 118, 218 жестко/непосредственно связаны, в связи с чем они работают с одинаковой частотой вращения без потерь между ними. При этом в альтернативном примере первый вал 118 и второй вал 218 могут быть соединены механическими средствами (например, редуктором) или виртуальными средствами (например, посредством электронной системы управления) с возможностью вращения с разными частотами относительно друг друга.The previous examples disclose that the
Сердцевина устройства по настоящему раскрытию представляет собой блок истинного объемного вытеснения, обеспечивающий уменьшение внутреннего объема на величину до 100% включительно за один оборот. Он выполнен с возможностью одновременной работы поршневого элемента 122 на «сжатие» и «расширение» в соответствующей камере; например, в одной и той же камере он может создавать полный вакуум на одной стороне поршневого элемента с одновременным сжатием и/или вытеснением на другой стороне.The core of the device of the present disclosure is a true volumetric displacement unit capable of reducing internal volume by up to 100%, inclusive, per revolution. It is configured to simultaneously "compress" and "expand" the piston element 122 in a corresponding chamber; for example, in the same chamber, it can create a full vacuum on one side of the piston element while being compressed and / or displaced on the other side.
Соединение вытеснительной части и расширительной части (т.е. прямая передача между первой проточной частью 111 и второй проточной частью 115, независимо от того, являются ли они частью одного и того же ротора, как раскрыто на Фиг. 15, 19, 21, 23 или связанных роторов, как раскрыто на Фиг. 16, 20, 22, 24) позволяет минимизировать механические потери по сравнению с примерами из известного уровня техники, а также обеспечивает возможность рекуперации энергии из процессов в каждой из частей для облегчения приведения в действие другой стороны.The connection of the displacement portion and the expansion portion (i.e., direct transmission between the
Это позволяет значительно повысить достижимые степени расширения или сжатия по сравнению с примерами из известного уровня техники. Например, за одну ступень может быть достигнута степень расширения или сжатия более 10:1, что значительно выше, чем в примерах из известного уровня техники.This makes it possible to significantly increase the attainable ratios of expansion or contraction compared to prior art examples. For example, in a single stage, an expansion or contraction ratio of more than 10: 1 can be achieved, which is significantly higher than in the prior art examples.
Объемное вытеснение за счет непрерывных (и одновременных) процессов расширения и вытеснения/сжатия на противоположных сторонах одного и того же поршневого элемента позволяет создать устройство, по своей сути более эффективное, чем известные устройства.Volumetric displacement due to continuous (and simultaneous) expansion and displacement / contraction processes on opposite sides of the same piston element makes it possible to create a device that is inherently more efficient than known devices.
Это также означает, что устройство способно эффективно работать при переменных нагрузках и частотах вращения, что невозможно в традиционной конфигурации (например, в тех, что включают в себя осевую турбину). Это обеспечивает возможность сбора энергии на ранее недостижимых входных уровнях.This also means that the device is able to operate efficiently at varying loads and speeds, which is not possible with traditional configurations (for example, those that include an axial turbine). This provides the ability to harvest energy at previously unattainable input levels.
Предложенное устройство можно масштабировать до любого размера в зависимости от нужной производительности и энергетических потребностей, при этом его двойной вторичный приводной вал также облегчает монтаж нескольких приводных устройств на общем валу, что повышает производительность, равномерность, отдачу мощности, обеспечивает резервирование или дополнительную мощность в случае необходимости. Это обеспечивает возможность установки теплового двигателя по настоящему раскрытию на транспортном средстве для создания движущей силы или выработки электроэнергии в дополнение к тем, что вырабатывает более крупный двигатель, при этом увеличение веса будет небольшим.The proposed device can be scaled to any size depending on the desired performance and energy requirements, while its dual secondary drive shaft also facilitates the installation of multiple drive devices on a common shaft, which increases productivity, uniformity, power output, provides redundancy or additional power if necessary. ... This allows the heat engine of the present disclosure to be mounted on a vehicle to provide motive power or power generation in addition to that of a larger engine, with little weight gain.
Устройству внутренне присуща очень низкая инерция, что обеспечивает низкую нагрузку, а также быстрый и простой пуск.The device is inherently very low inertia, which ensures low load and quick and easy starting.
Что касается тепловых насосов (Примеры 1, 3) на Фиг. 15, 19 и тепловых двигателей (Примеры 2, 4) на Фиг. 16, 20, то их конфигурации обеспечивают особые преимущества за счет внутренне присущей термодинамической обратимости. Таким образом, устройства могут работать с рабочими текучими средами в разных фазах (например, в разных фазовых состояниях) в любом из направлений. Таким образом, диапазон сфер применения устройств по настоящему изобретению может быть шире, чем у известных устройств.With regard to heat pumps (Examples 1, 3) in FIG. 15, 19 and heat engines (Examples 2, 4) in FIG. 16, 20, their configurations provide particular advantages due to their inherent thermodynamic reversibility. Thus, the devices can operate with working fluids in different phases (for example, in different phase states) in any direction. Thus, the range of applications of the devices according to the present invention can be wider than that of the known devices.
Следовательно, предложено механически простое и масштабируемое устройство для целей охлаждения или выработки энергии. Кроме того, тепловые насосы или тепловые двигатели согласно настоящему раскрытию могут иметь высокий КПД в любом из режимов работы.Therefore, a mechanically simple and scalable device is provided for cooling or power generation purposes. In addition, heat pumps or heat engines according to the present disclosure can have high efficiency in any of the modes of operation.
Что касается тепловых двигателей (Примеры 2, 4-8) на Фиг. 16, 21-24, устройство по настоящему раскрытию обеспечивает техническое решение с высоким термодинамическим КПД, могущее работать с низкой частотой вращения. Работа с низкой частотой вращения обеспечивает преимущество, состоящее в возможности выработки электричества при частотах вращения требуемой или близкой к ней величины, что снижает зависимость от передаточного механизма и инверсии сигнала, а также связанные с ними потери.With regard to heat engines (Examples 2, 4-8) in FIG. 16, 21-24, the device of the present disclosure provides a high thermodynamic efficiency solution capable of operating at low rpm. Low speed operation provides the advantage of being able to generate electricity at or near the required speed, which reduces gear and signal inversion dependencies and associated losses.
Ротор 14 и кожух 12 могут быть выполнены с небольшим зазором между ними. Возможность работы без смазки и с вакуумом устраняет необходимость в контактных уплотняющих средствах между ротором 16 и кожухом 12 и, тем самым, минимизирует потери на трение.The
В случаях применения, где это может обеспечить преимущество, вал 18, 118, 218 может проходить от обеих сторон кожуха ротора с возможностью соединения с силовым агрегатом для приведения в действие устройства и/или электрогенератора.For applications where this can be advantageous, the
ПРИМЕР 9 - ОДНОАГРЕГАТНАЯ УСТАНОВКА, ОТКРЫТЫЙ КОНТУР, ВОЗДУШНЫЙ ЦИКЛEXAMPLE 9 - SINGLE UNIT, OPEN CIRCUIT, AIR CYCLE
Фиг. 25 иллюстрирует пример устройства 1000 воздушного цикла с открытым контуром согласно настоящему раскрытию, которое содержит множество признаков, общих с примером на Фиг. 21 или эквивалентных его признакам, в связи с чем использованы те же номера позиций.FIG. 25 illustrates an example of an open loop
Система представляет собой открытый контур, без связи между первым окном 114а и четвертым окном 116b. Иначе говоря, второй канал 304а и второй теплообменник 306а отсутствуют, в связи с чем первое окно 114а и четвертое окно 116b изолированы друг от друга.The system is an open loop, with no communication between the
Мотор 308 соединен с первой вальной частью 118 для приведения ротора 119 во вращение вокруг первой оси 130 вращения.A
В данном примере первая камера 134а и первый поршневой элемент 122а образуют первую проточную часть 111, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве компрессора или насоса вытеснения. Таким образом, первая проточная часть 111 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от первого окна 114а ко второму окну 114b через первую камеру 134а.In this example, the
Кроме того, вторая камера 134b и второй поршневой элемент 122b образуют вторую проточную часть 115, в данном примере выполненную с возможностью функционирования в качестве дозировочной части или расширительной части. Таким образом, вторая проточная часть 115 выполнена с возможностью прохождения текучей среды от третьего окна 116а к четвертому окну 116b через вторую камеру 134.In addition, the
Первое окно 114а может быть связано по текучей среде с источником воздуха окружающей среды, например, сообщено с атмосферой. Поэтому в данном примере рабочая текучая среда может включать в себя воздух. При этом в других примерах текучая среда может представлять собой любую подходящую текучую среду.The
Первый теплообменник 302а может быть термически связан с любым подходящим источником тепла или подлежащим охлаждению веществом. В одном примере вещество, например, вторую текучую среду, подлежащую охлаждению, пропускают через канал 303 в первом теплообменнике 302а с возможностью передачи данным веществом тепла рабочей текучей среде, при этом происходит охлаждение указанного вещества при его прохождении через первый теплообменник 302. Указанное вещество может представлять собой любую среду, способную к течению и охлаждению, например, такую текучую среду, как воздух, газ или жидкость. В некоторых примерах указанное вещество представляет собой среду для снижения температуры окружающей среды в быту, например, для регулирования температуры в зданиях. В других примерах вещество может служить для охлаждения или нагрева электронных систем.The
Таким образом, первый теплообменник 302а представляет собой источник тепла с возможностью передачи тепловой энергии проходящей через него рабочей текучей среде.Thus, the
Объемная вместимость первой камеры 134а может быть по существу равна объемной вместимости второй камеры 134b, быть меньше или больше нее.The volumetric capacity of the
Иначе говоря, в данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 может быть равна объемной вместимости первой проточной части 111, быть меньше или больше нее. В данном примере объемная вместимость второй проточной части 115 предпочтительно больше объемной вместимости первой проточной части 111.In other words, in this example, the volumetric capacity of the
Например, объемная вместимость второй камеры 134b может составлять не более половины объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.For example, the volumetric capacity of the
В других примерах, объемная вместимость второй камеры 134b может составлять не более 20% объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.In other examples, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть, по меньшей мере, в два раза больше объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.Alternatively, the volumetric capacity of the
В качестве альтернативы, объемная вместимость второй камеры 134b первого ротора может быть, по меньшей мере, в три раза больше объемной вместимости первой камеры 134а первого ротора.Alternatively, the volumetric capacity of the
В данном примере это обеспечивает некоторую степень расширения в пределах одного устройства (например, раскрытого на Фиг. 17).In this example, this provides some degree of expansion within a single device (eg, disclosed in FIG. 17).
Это можно обеспечить за счет выполнения первой камеры 134а по ширине отличной от ширины второй камеры 134b, при этом, как следствие, ширина первого поршневого элемента 122а будет отлична от ширины второго поршневого элемента 122b. Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем камер 134а, 134b и рабочий объем первого и второго поршневых элементов 122а, 122b будут отличны друг от друга.This can be achieved by making the
Отличные друг от друга объемы можно обеспечить за счет выполнения второй камеры 134b шире первой камеры 134а, при этом, как следствие, второй поршневой элемент 122b будет шире первого поршневого элемента 122а.Different volumes can be achieved by making the
Поэтому, несмотря на то, что поршневые элементы будут совершать повороты и, тем самым, перемещение на одинаковую величину вокруг второй оси 132 вращения, объем второй камеры 134b будет больше объема первой камеры 134а и, таким образом, рабочий объем второго поршневого элемента 122b будет больше, чем у первого поршневого элемента 122а.Therefore, although the piston elements will rotate and thus move by the same amount about the second axis of
Поскольку первая проточная часть 111 (в данном примере - вытеснительная/компрессорная/насосная часть) и вторая проточная часть 115 (в данном примере - дозировочная/расширительная часть) являются двумя сторонами одного и того же ротора, во вращение ротор 119 приводит и мотор, и дозирование/расширение текучей среды во второй камере 134b (т.е. в подкамерах 134b1, 134b2).Since the first flow path 111 (in this example, the displacement / compressor / pump portion) and the second flow path 115 (in this example, the metering / expansion portion) are two sides of the same rotor, the
Работа устройства 1000 будет раскрыта ниже.The operation of the
Этап 1
В примере на Фиг. 25 рабочая текучая среда (например, воздух) поступает в подкамеру 134а1 через первое окно 114а.In the example of FIG. 25, working fluid (eg, air) enters the subchamber 134a1 through the
Далее происходит вытеснение/сжатие/дозирование рабочей текучей среды под действием первого поршневого элемента 122а, приводимого в действие мотором 308, расширение рабочей текучей среды во второй камере 134b (как раскрыто ниже на Этапе 3) и ее выход через второе окно 114b.Next, the working fluid is displaced / compressed / dispensed by the
Одновременно с отбором рабочей текучей среды в подкамеру 134а1 происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 через второе окно 114b.Simultaneously with the withdrawal of the working fluid into the subchamber 134a1, the working fluid is discharged from the subchamber 134a2 through the
Одновременно с выпуском рабочей текучей среды из подкамеры 134а2 происходит отбор рабочей текучей среды в подкамеру 134а1 через первое окно 114а.Simultaneously with the discharge of the working fluid from the subchamber 134a2, the working fluid is taken into the subchamber 134a1 through the
Этап 2Stage 2
В примере на Фиг. 25 рабочая текучая среда далее проходит от первой камеры 134а по каналу 300а1 и поступает в первый теплообменник 302а, выполненный в качестве источника тепла. Поэтому происходит передача тепла рабочей текучей среде при ее прохождении через первый теплообменник 302а.In the example of FIG. 25, the working fluid then flows from the
Вещество, например, воздух, газ или жидкость, также может быть пропущено через теплообменник 302а через отдельный вход, при этом оно служит для передачи тепла рабочей текучей среде. Иначе говоря, вещество поступает в теплообменник 302а, имея первую температуру, и покидает теплообменник, имея вторую температуру, при этом вторая температура ниже первой. Тепло от вещества передано рабочей текучей среде. Таким образом, рабочая текучая среда поглощает тепло от источника тепла (например, указанного вещества), а затем покидает первый теплообменник 302а и проходит по каналу 300а2, перед тем, как поступить во вторую камеру 134b.A substance, such as air, gas or liquid, can also be passed through the
Этап 3Stage 3
В примере на Фиг. 25 рабочая текучая среда выходит из первого теплообменника 302а через канал 300а2. Давление рабочей текучей среды поддерживают на уровне относительно низкого давления в канале 300а2, например, ниже атмосферного давления.In the example of FIG. 25, working fluid exits the
Рабочая текучая среда проходит по каналу 300а2 и через третье окно 116а поступает в подкамеру 134b1 ротора, где происходит расширение рабочей текучей среды.The working fluid flows through the channel 300a2 and through the
Одновременно с поступлением рабочей текучей среды в подкамеру 134b1 и ее расширением в ней, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b2 через четвертое окно 116b.Simultaneously with the entry of the working fluid into the subchamber 134b1 and its expansion therein, the working fluid is discharged from the subchamber 134b2 through the
По мере продолжения вращения ротора 119, происходит выпуск рабочей текучей среды из подкамеры 134b2 через четвертое окно 116b, а через третье окно 116а большее количество рабочей текучей среды поступает в подкамеру 134b1, где происходит ее расширение.As the
Таким образом, происходит последовательное расширение отработавшего газа в подкамерах 134b1, 134b2 второй камеры 134b (то есть падение давления текучей среды и увеличение ее объема). В одном примере результатом такого расширения является поддержание разрежения в канале 300а, в свою очередь способствующего приведению первого поршневого элемента 122а в движение через камеру 134а и, тем самым, вводу очередной порции воздуха, чтобы снова запустить процесс. Результатом расширения отработавшего газа в подкамерах 134b1, 134b2 может стать оказание текучей средой воздействия на второй поршневой элемент 122b для принудительного перемещения второго поршневого элемента 122b через камеру 134b (функционирующую как расширительная камера), что приводит первый поршневой элемент 122а в движение через первую камеру 134а для отбора и сжатия очередной порции воздуха, чтобы снова запустить процесс.Thus, there is a sequential expansion of the exhaust gas in the subchambers 134b1, 134b2 of the
Таким образом, последовательное расширение рабочей текучей среды в подкамерах 134b1, 134b2 ротора создает усилие, под действием которого происходит поворачивание ротора вокруг его второй оси 132 вращения и вращение ротора вокруг его первой оси 130 вращения. Данное усилие, обусловленное вращением, дополняет усилие, создаваемое мотором 308.Thus, the successive expansion of the working fluid in the subchambers 134b1, 134b2 of the rotor creates a force under which the rotor rotates about its second axis of
Таким образом, система на Фиг. 25 выполнена с возможностью функционирования в качестве насоса источника подачи холодного воздуха.Thus, the system of FIG. 25 is configured to function as a cold air supply pump.
В процессе эксплуатации система на Фиг. 25 является реверсивной, в связи с чем, в случае изменения направления вращения мотора 308, возникает положительная разность давлений между второй проточной частью 115 и первой проточной частью 111. В данном примере теплообменник 302 извлекает тепло от проходящей через него текучей среды для нагрева вещества в канале 303. В данном примере система представляет собой тепловой насос источника воздуха. Иначе говоря, мотор 308 может быть реверсивным. Когда мотор 308 может приводить ротор 119 в движение вокруг первой оси 130 вращения в первом направлении, первый теплообменник 302а может функционировать как источник тепла для передачи тепла от указанного вещества текучей среде.During operation, the system in FIG. 25 is reversible, and therefore, in the event of a change in the direction of rotation of the
Так как система является реверсивной, когда мотор может приводить ротор 119 в движение вокруг первой оси 130 вращения во втором направлении, противоположном первому направлению, первый теплообменник 302а может функционировать как источник тепла для передачи тепла от текучей среды указанному веществу. В данном примере система выполнена с возможностью функционирования в качестве теплового насоса источника воздуха.Since the system is reversible, when the motor can drive the
Фиг. 26 изображает частичный покомпонентный вид альтернативного примера сердцевины 510, входящей в состав устройства согласно настоящему раскрытию. Сердцевина 510 содержит кожух 512 и роторный узел 514. Фиг. 27А и 27В изображают вид сбоку и вид в поперечном разрезе примера кожуха 512, когда он охватывает роторный узел 514.FIG. 26 depicts a partial exploded view of an alternative example of a core 510 included in an apparatus according to the present disclosure. The
В примере на Фиг. 26 кожух 512 поделен на три части 512а, 512b и 512с, охватывающие роторный узел 14. При этом в альтернативном примере кожух может быть выполнен из более, чем двух частей и/или поделен не так, как показано на Фиг. 26. В данном примере первый торец 512а кожуха и второй торец 512b кожуха во время эксплуатации могут быть соединены с промежуточным кольцом 512с. В некоторых примерах первый торец 512а кожуха и второй торец 512b кожуха могут быть прикреплены к промежуточному кольцу 512с. В данном примере наружная обойма подшипника 529 соединена с промежуточным кольцом 512с. В одном примере наружная обойма подшипника сформирована на внутренней поверхности промежуточного кольца 512с или кожуха 512.In the example of FIG. 26, the
Поршневой элемент 522 и техническая ось 520 по существу идентичны поршневому элементу 22 и технической оси 20 на Фиг. 8-10. В данном примере один или несколько подшипников 521 могут быть расположены на роторе 516 для обеспечения возможности вращения технической оси 520 относительно ротора 516. Шейка 523 оси подшипника может быть размещена в одном или нескольких подшипниках 521 для аксиальной фиксации технической оси 520 относительно ротора 516, при этом обеспечивая возможность вращательного движения вокруг оси 532. В некоторых примерах поверх шейки 523 оси подшипника и подшипника 521 может быть установлена крышка 525.
В данном примере орбитальное опорно-поворотное кольцо 527А, 527В может быть расположено по окружности снаружи ротора 516. В раскрытом примере орбитальное опорно-поворотное кольцо содержит первое кольцо 527А и второе кольцо 527В, выполненные с возможностью соединения с внутренней обоймой подшипника 529. В некоторых примерах первое кольцо 527А и второе кольцо 527В выполнены с возможностью прикрепления друг к другу для закрепления, по меньшей мере, части подшипника 529 между ними. В одном примере первое направляющее средство (552) может включать в себя штифт, выполненный с возможностью вмещения в опорно-поворотное кольцо (527) или соединения с ним.In this example, the
В данном примере второе направляющее средство 550 содержит орбитальное опорно-поворотное кольцо 527А, 527В и подшипник 529, который может быть образован внутренней обоймой, наружной обоймой и телом качения.In this example, the second guide means 550 includes an
Во время эксплуатации первое направляющее средство 552 может быть механически соединено со вторым направляющим средством 550. В некоторых примерах первое направляющее средство 552 содержит штифт, выполненный с возможностью вмещения в орбитальное опорно-поворотное кольцо 527, для соединения ротора 516 с орбитальным опорно-поворотным кольцом 527А, 527В. Подшипник 529 образует направляющий тракт для поворота ротора 516 относительно вала 522 вокруг оси 530.During operation, the first guide means 552 may be mechanically coupled to the second guide means 550. In some examples, the first guide means 552 includes a pin adapted to be received in the orbital slewing ring 527 to connect the
Как раскрыто на Фиг. 27А и 27В, направляющий тракт, образованный в результате соединения первого направляющего средства 552 и второго направляющего средства 550, может представлять собой тракт вокруг первой окружности кожуха 512 (т.е. на ней, вблизи нее и/или с любой стороны от нее).As disclosed in FIG. 27A and 27B, the guide path formed by connecting the first guide means 552 and the second guide means 550 may be a path around the first circumference of the casing 512 (i.e., on, near and / or on either side of it).
Создание опорной дорожки, образованной первым направляющим средством 552 и вторым направляющим средством 550, уменьшает трение и шум, вибрацию и неплавность работы устройства.The creation of the support track formed by the first guide means 552 and the second guide means 550 reduces friction and noise, vibration and roughness of the device.
Подшипник 529 может быть выполнен в любой форме, например, с телом качения, шариком или иным работающим без трения элементом, или представлять собой подшипник без вкладыша. В примере показана пара шариковых подшипников с угловым контактом, установленных по схеме «спина к спине» (англ. back to back).Bearing 529 can be in any shape, such as a rolling element, ball, or other frictionless element, or it can be a bushless bearing. The example shows a pair of angular contact ball bearings installed back to back.
В некоторых примерах пара подшипников с угловым контактом, установленных по схеме «спина к спине», обеспечивает больший допуск по частоте вращения, больший допуск по нагрузке, больший размер тела качения, при этом нагрузка на дорожку распределена по большей площади, а не сосредоточена в единственной точке. Кроме того, это позволяет уменьшить мертвое пространство внутри устройства за счет того, что отсутствует или по существу отсутствует люфт, поскольку обе стороны подшипника находятся в постоянном соприкосновении друг с другом. Подшипник также может служить для удержания ротора 516 в центре внутреннего пространства кожуха 512, благодаря чему тепловое расширение является одинаковым в любом направлении от центральной точки.In some examples, a pair of back-to-back angular contact bearings provide greater speed tolerance, greater load tolerance, larger rolling element size, with the raceway load being distributed over a larger area rather than concentrated in a single point. In addition, this makes it possible to reduce the dead space inside the device due to the fact that there is no or essentially no play, since both sides of the bearing are in constant contact with each other. The bearing can also serve to hold the
Направленность направляющего тракта определяет линейное изменение, амплитуду и частоту поворотов ротора 516 вокруг второй оси вращения 532 в соотношении с вращением вокруг первой оси вращения 530, тем самым определяя отношение угла смещения камер 534 к радиальному перемещению посредством вала (или наоборот) в любой точкеThe directionality of the guide path determines the linear change, amplitude and frequency of turns of the
Иначе говоря, ориентация тракта непосредственно определяет механическое отношение/взаимосвязь между окружной скоростью ротора и скоростью изменения объема камер 534а, 534b ротора. Иначе говоря, траектория тракта 550 непосредственно определяет механическое отношение/взаимосвязь между окружной скоростью ротора 516 и скоростью поворота ротора 516.In other words, the orientation of the path directly determines the mechanical ratio / relationship between the peripheral speed of the rotor and the rate of change in the volume of the chambers 534a, 534b of the rotor. In other words, the path of the
В данном примере направляющий тракт, образованный в результате соединения первого направляющего средства 552 и второго направляющего средства 550, расположен под углом 30 градусов к вертикали, при этом в других примерах данный угол может быть другим.In this example, the guide path formed by the connection of the first guide means 552 and the second guide means 550 is located at an angle of 30 degrees from the vertical, while in other examples this angle may be different.
Обращаем ваше внимание на то, что содержание всех материалов и документов, поданных одновременно с настоящим описанием или до него в связи с настоящей заявкой и выложенных для всеобщего ознакомления совместно с настоящим описанием, включено в настоящий документ посредством отсылки.Please note that the contents of all materials and documents submitted simultaneously with or prior to this description in connection with this application and posted for public inspection together with this description are incorporated into this document by reference.
Все отличительные признаки, раскрытые в настоящем описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого способа или технологии, раскрытых в них, можно сочетать в любой комбинации, за исключением тех, в которых, по меньшей мере, некоторые из этих признаков и/или этапов являются взаимоисключающими.All the distinctive features disclosed in this description (including the appended claims, abstract and drawings), and / or all steps of any method or technology disclosed therein, can be combined in any combination, except for those in which at least some of these features and / or steps are mutually exclusive.
Любой признак, раскрытый в настоящем описании (в том числе - в любом из пунктов прилагаемой формулы изобретения, в реферате и чертежах) можно заменить альтернативными признаками того же самого, эквивалентного или аналогичного назначения, если явно не указано иное. Таким образом, если явно не указано иное, любой из раскрытых признаков является не более чем примером родовой группы эквивалентных или аналогичных признаков.Any feature disclosed in the present description (including in any of the appended claims, in the abstract and drawings) can be replaced with alternative features of the same, equivalent or similar purpose, unless explicitly stated otherwise. Thus, unless expressly indicated otherwise, any of the disclosed features is nothing more than an example of a generic group of equivalent or similar features.
Изобретение не ограничено деталями раскрытого выше варианта (вариантов) осуществления. В объем настоящего изобретения входят любые новые признаки или любые новые комбинации признаков, раскрытые в настоящем описании (в том числе - в любом из пунктов прилагаемой формулы изобретения, в реферате и чертежах), а также любые новые этапы или любые новые комбинации этапов раскрытого в них способа или технологии.The invention is not limited to the details of the above-disclosed embodiment (s). The scope of the present invention includes any new features or any new combinations of features disclosed in this description (including in any of the appended claims, in the abstract and drawings), as well as any new steps or any new combinations of steps disclosed therein. fashion or technology.
Claims (94)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1803181.5 | 2018-02-27 | ||
GB1803181.5A GB2571354B (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Roticulating thermodynamic apparatus |
PCT/GB2019/050402 WO2019166769A1 (en) | 2018-02-27 | 2019-02-15 | Roticulating thermodynamic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752114C1 true RU2752114C1 (en) | 2021-07-22 |
Family
ID=61903126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129609A RU2752114C1 (en) | 2018-02-27 | 2019-02-15 | Roticulating thermodynamic device |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11085301B2 (en) |
EP (3) | EP4056804A1 (en) |
JP (1) | JP6922100B2 (en) |
CN (1) | CN111919012B (en) |
AU (1) | AU2019226434B2 (en) |
CA (2) | CA3091763C (en) |
CL (1) | CL2020002176A1 (en) |
GB (1) | GB2571354B (en) |
IL (1) | IL276769B (en) |
NZ (1) | NZ767494A (en) |
RU (1) | RU2752114C1 (en) |
SG (1) | SG11202007895PA (en) |
UA (1) | UA125054C2 (en) |
WO (2) | WO2019166768A1 (en) |
ZA (1) | ZA202005111B (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201520830D0 (en) * | 2015-11-25 | 2016-01-06 | Fenton Jonathan P | Fluid compression apparatus |
GB2611027B (en) * | 2021-09-17 | 2023-09-27 | Fetu Ltd | Thermodynamic cycle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2080452C1 (en) * | 1989-01-09 | 1997-05-27 | ЗД Интернэшнл А/С | Machine for conversion of energy |
RU2134796C1 (en) * | 1996-12-19 | 1999-08-20 | Сергей Борисович Матвеев | Displacement machine (versions) |
US6325038B1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-12-04 | Spherical Propulsion, Llc | Spherical internal combustion engine |
US20020112485A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-22 | Kasmer Thomas E. | Hydristor heat pump |
GB2544819A (en) * | 2015-11-25 | 2017-05-31 | Paul Fenton Jonathan | Fluid compression apparatus |
Family Cites Families (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US826985A (en) | 1905-05-15 | 1906-07-24 | Daniel Appel | Rotary machine. |
US1904373A (en) * | 1930-08-20 | 1933-04-18 | James L Kempthorne | Engine |
US1967167A (en) | 1933-02-27 | 1934-07-17 | Edward M Kline | Fluid compression apparatus |
US2043544A (en) * | 1933-10-07 | 1936-06-09 | James L Kempthorne | Rotary engine |
US2173663A (en) | 1937-02-04 | 1939-09-19 | Raymond John Edwin | Rotary engine |
US3769944A (en) | 1972-05-08 | 1973-11-06 | Redskin Eng Co | Rotary engine |
US4024841A (en) * | 1974-10-25 | 1977-05-24 | Smith David B | Rotary internal combustion engine with oscillating pistons |
US3973469A (en) * | 1974-12-16 | 1976-08-10 | John Humen | Floating chamber machine |
CH597502A5 (en) * | 1975-07-03 | 1978-04-14 | Roger Bajulaz | |
IT1122261B (en) | 1979-07-23 | 1986-04-23 | Sacchi Giulio | ALTERNATIVE DOUBLE ACTING PUMP |
WO1990014502A1 (en) | 1987-05-25 | 1990-11-29 | Tselevoi Nauchno-Tekhnichesky Kooperativ 'stimer' | Volume-expansion rotor machine |
US5199864A (en) * | 1990-09-28 | 1993-04-06 | Southwest Research Institute | Spherical fluid pump or motor with spherical ball comprising two parts |
CN1061646A (en) | 1990-11-23 | 1992-06-03 | “蒸汽机”专业科技公司 | Rotary displacement machine |
US5410944A (en) | 1993-06-03 | 1995-05-02 | Cushman; William B. | Telescoping robot arm with spherical joints |
UA9616C2 (en) | 1995-04-04 | 1996-09-30 | Микола Миколайович Бельдій | Power unit |
NO308046B1 (en) | 1998-08-14 | 2000-07-10 | 3D International As | Machine drive system, such as engine, compressor and more. |
US7214045B2 (en) | 1999-08-17 | 2007-05-08 | Spherical Machines, Inc. | Spherical fluid machine with flow control mechanism |
US6241493B1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-06-05 | Spherical Machines, Inc. | Spherical fluid machine with control mechanism |
JP3404570B2 (en) * | 2000-06-09 | 2003-05-12 | 富美夫 大倉 | Spherical rotating piston engine |
US6390052B1 (en) | 2000-10-17 | 2002-05-21 | Mcmaster Motor Company | Wobble engine |
US20050186100A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Paul Weatherbee | Spherical fluid machines |
PT1733122E (en) | 2004-04-06 | 2008-08-07 | Peraves Ag | Rotary-piston engine and vehicle comprising an engine of this type |
DE102006009197B4 (en) | 2006-02-22 | 2008-09-11 | Hüttlin, Herbert, Dr. h.c. | Oscillating piston engine |
FR2906562A1 (en) | 2006-09-28 | 2008-04-04 | Olivier Joseph | Mechanical device e.g. pump, has pistons whose shafts cross internal wall of casing, and axes of shafts crossing at center of casing, where pistons are movable in rotation around axes and crossing window in wall of casing |
WO2009127791A1 (en) | 2008-04-17 | 2009-10-22 | Olivier Joseph | Mechanical device |
FR2937093B1 (en) | 2008-10-10 | 2013-10-11 | Vincent Genissieux | DEFORMABLE LODGE ROTATING MACHINE WITH ELECTROMAGNETIC DEVICE |
US9151220B2 (en) | 2013-11-30 | 2015-10-06 | Wieslaw Julian Oledzki | Rotary two-stroke internal combustion engine fueled by solid particulate |
US10418880B2 (en) | 2016-09-13 | 2019-09-17 | Regi U.S., Inc. | Electricity generator and methods for generating electricity |
US10323517B2 (en) | 2016-11-08 | 2019-06-18 | Thomas F. Welker | Multiple axis rotary engine |
US10734878B2 (en) * | 2017-09-27 | 2020-08-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Spherical wheel motor and control system thereof |
US10951105B2 (en) | 2019-04-11 | 2021-03-16 | Honeywell International Inc. | Geared spherical electromagnetic machine with two-axis rotation |
US20200343804A1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | Honeywell International Inc. | Multi-stage spherical motor |
-
2018
- 2018-02-27 GB GB1803181.5A patent/GB2571354B/en active Active
-
2019
- 2019-02-15 SG SG11202007895PA patent/SG11202007895PA/en unknown
- 2019-02-15 WO PCT/GB2019/050401 patent/WO2019166768A1/en unknown
- 2019-02-15 JP JP2020544807A patent/JP6922100B2/en active Active
- 2019-02-15 EP EP22159775.0A patent/EP4056804A1/en active Pending
- 2019-02-15 EP EP19707079.0A patent/EP3755884B1/en active Active
- 2019-02-15 RU RU2020129609A patent/RU2752114C1/en active
- 2019-02-15 WO PCT/GB2019/050402 patent/WO2019166769A1/en unknown
- 2019-02-15 AU AU2019226434A patent/AU2019226434B2/en active Active
- 2019-02-15 NZ NZ767494A patent/NZ767494A/en unknown
- 2019-02-15 UA UAA202005530A patent/UA125054C2/en unknown
- 2019-02-15 EP EP19707078.2A patent/EP3755883B1/en active Active
- 2019-02-15 US US16/975,781 patent/US11085301B2/en active Active
- 2019-02-15 CN CN201980022739.3A patent/CN111919012B/en active Active
- 2019-02-15 CA CA3091763A patent/CA3091763C/en active Active
- 2019-02-15 US US16/975,755 patent/US10989053B2/en active Active
- 2019-02-15 CA CA3091765A patent/CA3091765C/en active Active
-
2020
- 2020-08-17 IL IL276769A patent/IL276769B/en active IP Right Grant
- 2020-08-18 ZA ZA2020/05111A patent/ZA202005111B/en unknown
- 2020-08-24 CL CL2020002176A patent/CL2020002176A1/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2080452C1 (en) * | 1989-01-09 | 1997-05-27 | ЗД Интернэшнл А/С | Machine for conversion of energy |
RU2134796C1 (en) * | 1996-12-19 | 1999-08-20 | Сергей Борисович Матвеев | Displacement machine (versions) |
US6325038B1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-12-04 | Spherical Propulsion, Llc | Spherical internal combustion engine |
US20020112485A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-22 | Kasmer Thomas E. | Hydristor heat pump |
GB2544819A (en) * | 2015-11-25 | 2017-05-31 | Paul Fenton Jonathan | Fluid compression apparatus |
WO2017089740A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Fenton Jonathan Paul | Rotational displacement apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ZA202005111B (en) | 2022-01-26 |
GB201803181D0 (en) | 2018-04-11 |
CA3091765C (en) | 2021-04-06 |
IL276769A (en) | 2020-10-29 |
CA3091763C (en) | 2021-10-19 |
WO2019166769A1 (en) | 2019-09-06 |
US20200400023A1 (en) | 2020-12-24 |
CL2020002176A1 (en) | 2020-11-13 |
US11085301B2 (en) | 2021-08-10 |
CA3091763A1 (en) | 2019-09-06 |
EP3755883B1 (en) | 2022-04-13 |
IL276769B (en) | 2021-04-29 |
NZ767494A (en) | 2023-03-31 |
EP3755883A1 (en) | 2020-12-30 |
US10989053B2 (en) | 2021-04-27 |
CN111919012B (en) | 2021-07-27 |
CN111919012A (en) | 2020-11-10 |
GB2571354A (en) | 2019-08-28 |
EP3755884A1 (en) | 2020-12-30 |
SG11202007895PA (en) | 2020-09-29 |
UA125054C2 (en) | 2021-12-29 |
GB2571354B (en) | 2020-04-15 |
JP6922100B2 (en) | 2021-08-18 |
AU2019226434A1 (en) | 2020-09-17 |
EP4056804A1 (en) | 2022-09-14 |
EP3755884B1 (en) | 2022-04-13 |
AU2019226434B2 (en) | 2021-05-20 |
US20200408096A1 (en) | 2020-12-31 |
WO2019166768A1 (en) | 2019-09-06 |
JP2021508800A (en) | 2021-03-11 |
CA3091765A1 (en) | 2019-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI335380B (en) | Rotary mechanism | |
US9057265B2 (en) | Rotary compressor-expander systems and associated methods of use and manufacture | |
US8006496B2 (en) | Closed loop scroll expander engine | |
US5947712A (en) | High efficiency rotary vane motor | |
US8647088B2 (en) | Rotary engine valving apparatus and method of operation therefor | |
US20100003152A1 (en) | Gerotor apparatus for a quasi-isothermal brayton cycle engine | |
US20080041056A1 (en) | External heat engine of the rotary vane type and compressor/expander | |
US4100765A (en) | Rotary thermodynamic apparatus | |
RU2752114C1 (en) | Roticulating thermodynamic device | |
KR100551525B1 (en) | Rotary piston machine | |
OA20258A (en) | Roticulating thermodynamic apparatus. | |
WO2002020951A1 (en) | Rankine cycle device | |
US20180347362A1 (en) | Gerotor apparatus | |
EA010005B1 (en) | Improvements in intersecting vane machines | |
JP7122112B2 (en) | Scroll fluid machine and Rankine cycle | |
JP2019504239A (en) | Rotary Stirling cycle apparatus and method | |
US20050260092A1 (en) | Turbostatic compressor, pump, turbine and hydraulic motor and method of its operation | |
JPH0953573A (en) | Rotary type fluid machine |